凭借优良的高温物理力学性能,镍基高温合金广泛应用于航空航天装备领域,但同时由于镍基高温合金高温强度高、热导率低以及具有众多强化相等特点,导致常规磨削效率低、加工质量差。超高速磨削技术具有加工效率高、磨削力小、砂轮磨损少、工件表面质量好等优势,为镍基高温合金的高效加工提供了新途径。然而目前超高速磨削镍基高温合金的研究相对较少,特别是磨削机理还缺乏相应的分析和探讨。针对上述问题,本文采用单颗磨粒磨削的研究方法,通过试验与仿真相结合的研究方式,分析超高速磨削条件下单颗磨粒切厚和磨削速度对材料成屑去除过程的影响规律,揭示超高速磨削的材料去除机理。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)研制了超高速磨削用单颗磨粒砂轮。通过有限元建模的方式对比了钢、铝合金、钛合金和CFRP材料等不同基体材料的动静态性能,选用CFRP材料作为砂轮基体。根据CFRP材料特性设计了基体—胶粘层—节块的砂轮结构并进行了强度校核,通过高频感应钎焊将金刚石磨粒与金属节块焊接在一起,制备砂轮并进行了安全回转试验。结果表明:研制的单颗磨粒砂轮可用于最高磨削速度为200m/s的单颗磨粒超高速磨削试验。(2)基于单颗磨粒砂轮开展了磨削速度为80～200m/s的超高速磨削GH4169镍基高温合金试验。对工件表面磨痕和磨屑形貌进行了观测分析,获得了隆起比和集中剪切频率,分析了单颗磨粒切厚和磨削速度对材料去除行为的影响规律。(3)采用有限元方法开展了单颗磨粒磨削仿真研究,建立了单颗磨粒磨削GH4169镍基高温合金的三维模型,对高速超高速磨削条件下磨屑形貌演化过程及磨削仿真过程中的磨削力变化规律进行了探究,表征了磨削区域内应力应变和温度等物理参量的分布和变化,揭示了单颗磨粒切厚和磨削速度对磨屑形貌、成屑频率及隆起特征的影响机制。本文研究成果深化了超高速磨削机制的理解,可为实现镍基高温合金的高质高效率加工提供理论和技术支持。