随着信息技术、电子技术、航空航天技术的发展，对加工技术的要求越来越高，对高效高精度低表面损伤的加工需求越来越多。现有的磨粒加工方法，按磨粒分布形式，可分为固着磨粒加工和游离磨粒加工。这些方法均无法实现高效高精无损伤的加工要求。在固着磨粒的加工中，磨粒是被结合剂完全束缚的。而在游离磨粒加工中，磨粒是完全自由的，处于无约束状态。本文提出了一种新的加工方法，半固着磨粒加工方法。半固着磨粒加工中磨粒的约束状态是介于完全约束和完全自由之间的。在加工的过程中，磨粒可以在一定的范围进行位置的调整。使参与加工的磨粒数量多，同时单颗磨粒上的加工压力小，故能在保证较好的加工精度的同时，保持较高的加工效率。如果在加工过程中混入硬质大颗粒，在加工压力的作用下硬质大颗粒会下陷到磨具内部，这样就能减缓大颗粒带来的表面损伤。本文依据半固着磨粒磨具特性，同时参考常规磨具的制造工艺，对半固着磨粒磨具的制造技术进行了实验研究。通过对其结合剂、成型工艺和固化工艺的实验研究，得到了初步可行的制造工艺和配方。采用纳米压痕技术对磨具表层特性进行了测试，得到了表层磨粒在加载时的“加载一位移”特征。测试结果表明：表层结合剂在加载时发生弹塑性变形，当外加载荷达到结合剂屈服极限时，结合剂进入屈服阶段。表层磨粒受力时发生位置迁移，磨粒上所受到的力和其位移之间的关系可以由纳米压痕仪测出。通过对加工后工件的微观形貌进行观测，对材料去除的机理进行了分析，分析结果表明在半固着磨粒磨具的加工中，刻划和滚轧两种材料去除形式并存，且以刻划为主要的材料去除方式。依据测试所得的表层“加载—位移”特性，进行力学分析，确立了工件受力和切入深度的关系。在此基础上，结合在运动学分析，对材料去除率和加工工件的表面粗糙度进行了仿真分析，讨论了工件材料特性参数，磨具表层结合剂特性参数和加工工艺参数对加工性能的影响。研究表明：磨具表层结合剂屈服极限和弹性模量对参与加工的磨粒数量和磨粒的切深有很大的影响。随着磨具表层结合剂屈服极限和弹性模量的增加，参与加工的磨粒数量减少，切深变大。随着磨具表层结合剂屈服极限和弹性模量的增加，表面粗糙度值增加，去除效率在一定的范围内呈现增加或减少的趋势，去除效率的具体变化趋势由磨粒切深值和参与加工磨粒的数量决定。采用适宜的工艺参数，进行了半固着磨粒磨具加工实验，并与同工艺条件下游离磨粒加工进行了对比。实验结果表明半固着磨粒磨具加工能在保持与游离磨粒加工相近的去除效率下，使加工后工件获得的表面粗糙度值Ra为游离磨料加工的一半。用#3000GC磨粒制作的半固着磨粒磨具加工马氏体不锈钢，可以获得表面粗糙度Ra 8nm，去除效率0.12um／min的加工效果。初步实现了本文提出的半固着磨粒磨具同时兼顾效率和精度的加工。将半固着磨粒磨具加工的去除效率和加工工件的表面粗糙度值与仿真的结果进行了比较，验证了仿真结果的正确性。