作为零件精密磨削工艺中的核心工具,砂轮的磨削性能直接决定着零件的磨削加工质量和效率。镍基合金广泛用作航空发动机核心零件的材料,在对这些核心零件做最后的精密磨削加工时,会由于磨削温度过高,使加工表面产生烧伤、热裂纹以及残余拉应力等缺陷。因此,开发新型高效磨削砂轮,以及探究高效磨削换热技术对航空航天工业的发展有重大深远意义。本文采用加压内冷却方法和砂轮表面结构化方法,研制出一种新型磨粒族叶序排布的内冷却端磨砂轮,并进一步通过开展GH4169合金磨削试验,探究了砂轮转速、微流道直径和砂轮表面结构对其磨削性能的影响。主要研究内容如下:(1)设计并优化了内冷却砂轮体结构。首先,根据内冷却端磨砂轮工作原理及存在的供液问题,设计了内冷却砂轮整体结构,将流道出口直接均匀地开设在砂轮端面磨料区中心位置;同时,基于3D打印技术,将砂轮的流道结构设计为独立的3D打印模块,并设计了不同微流道直径的流道模块;其次,采用计算流体动力学方法进行砂轮内部流场仿真,并根据仿真结果对砂轮内部型腔结构进行优化改进;最后,确定内冷却砂轮的整体结构和尺寸大小,并进一步对砂轮开展流固耦合结构分析以校核其强度。(2)基于砂轮表面结构化方法设计了砂轮的表面结构。根据叶序理论分析设计了砂轮表面的磨粒族叶序排布参数;同时考虑到端磨时,环形的磨削接触面较大,在磨粒环基体上沿圆周方向开设了腰形槽,形成腰形出口的砂轮表面结构。(3)完成了砂轮整体零件的制备和装配,进一步检测砂轮密封性,以确保满足设计要求和磨削工艺要求。采用电镀工艺制备了不同表面结构的磨粒环,并对磨粒环表面形貌进行检测,以确保磨粒环满足设计要求和磨削工艺要求,同时通过提取磨粒族三维轮廓高度值作为电镀加工的高度,为后续流场分析模拟建模确定了几何参数。(4)开展了内冷却磨削的流场仿真。首先,建立了不同微流道直径的砂轮内部流场模型,分析了不同砂轮转速条件下,微流道直径对砂轮内部磨削液流动特性的影响规律,并提取了磨削液从微流道出口圆截面喷出时的平均射流速度;以此为边界条件,开展了磨削弧区的流场仿真,探究了不同砂轮转速条件下,微流道直径和砂轮表面结构对内冷却端磨砂轮平面磨削时的环形磨削区域内磨削液流动情况的影响规律。(5)针对所研制的内冷却砂轮,搭建了内冷却端面磨削平台,并在不同砂轮转速条件下,开展GH4169合金内冷却平面磨削试验研究,探究了微流道直径、砂轮表面结构对磨削温度和加工表面质量的影响。