磨削机理的研究常通过磨削工艺来探讨,研究磨削过程中产生的磨削力、磨削温度、残余应力及表面烧伤等。磨削加工的本质就是微刃切削,故而单颗磨粒磨削作为砂轮磨削加工过程的简化模型,是一种研究复杂磨削机理行之有效的方法。为此,针对现有单颗磨粒磨削研究现状以及各单颗粒磨削方法的特点,利用单颗粒直线滑擦试验来研究单颗粒磨削力;设计了单颗磨粒磨削试验方案,利用圆弧滑擦试验对合金渗碳钢20Cr Mo的磨削产生的磨屑及磨痕进行研究。本文开展的研究工作包括:(1)建立单颗粒直线滑擦仿真模型。根据单颗CBN磨粒的实际几何特征和磨削特点,将CBN磨粒简化成切头方锥形,分别建立了单颗CBN磨粒微切削合金钢20Cr Mo的力学模型和相应的有限元仿真模型,从微观角度分析了单颗CBN磨粒的切削成屑机理及单颗粒磨削过程中磨削力随磨削深度和线速度等参数的变化规律。(2)建立单颗粒圆弧滑擦磨削试验模型,对比单颗粒直线滑擦试验仿真结果,分析两模型磨削力与磨屑的不同之处,考虑实际的磨削轨迹,故而选择单颗粒圆弧滑擦方法为单颗粒磨削试验方法,设计并制造了单颗磨粒圆弧滑擦磨削试验装置。(3)用所设计的单颗粒磨削装置对合金钢20Cr Mo进行单颗粒磨削试验,并用超景深显微镜对滑痕隆起、磨屑进行观测,研究磨削过程中的材料去除变化规律。(4)在同样的单颗粒磨削试验上,观测CBN磨粒的表面磨损情况,分析CBN磨粒磨损状态的变化规律及磨损机理。