磨粒加工是精密、超精密加工技术的主要手段。半固着磨粒加工技术以“陷阱”效应降低甚至消除磨粒中或外界侵入的大颗粒对被加工表面造成的表面损伤,实现高效精密加工。对典型磨粒加工方法的机理进行了概述,明确了半固着磨粒加工的定义与范畴。指出半固着磨粒加工不是一种加工方法,而是一类加工方法,当固着磨粒加工所用砂轮的硬度小于一定值,或研磨抛光中所用研磨盘/抛光垫材质适当、磁场辅助加工中磁场强度适当时,都可认为是半固着磨粒加工。而且,半固着是个相对概念,随工件材质、加工条件的变化而变化。分析了“陷阱”效应与半固着概念、气孔容屑现象、磨粒埋没现象的关系,确定磨具力学性能足“陷阱”效应的决定性因素。依据先进陶瓷材料的脆性域、延性域或弹性域材料去除机理,初步提出了半固着磨具设计准则。对普通磨具的结合剂、制造、检测进行了概述,选择水和一种树脂SSB为结合剂试制了半固着磨具,加工和检测试验表明后者表现出良好的“陷阱”效应和一定的抗破坏能力。本文研究围绕该结合剂的半固着磨具展开。初步确定硬度、压缩比、回弹率、抗剪强度、组织为SSB结合剂半固着磨具的检测指标。假设磨粒为圆形且粒径服从正态分布规律,针对一种SSB结合剂半固着磨具建立了离散元模型,模型中颗粒之间的本构关系通过接触刚度模型、滑动模型、平行连接模型进行描述。模型参数通过压缩比实验和90pμm压头压入实验获得。以量纲一的载荷和相对陷入时间为指标,对“陷阱”效应进行了离散元模拟,分析了磨具制造参数、加工工艺参数、大颗粒尺寸和形状对“陷阱”效应的影响。磨具制造参数包括磨具孔隙率、磨粒硬度、磨粒粒径均值、磨粒摩擦系数、磨具的结合强度:加工工艺参数包括加工载荷、磨具与工件相对速度、工件摩擦系数。以表面粗糙度Ra为指标,以元损伤单晶硅为试件,对“陷阱”效应进行了实验验证和分析。讨论了大颗粒尺寸及浓度、磨具硬度、加工工艺参数对“陷阱”效应的影响,并与模拟结果进行了对比。发现磨具硬度较高、大颗粒尺寸较大时不利于“陷阱”陷阱发挥,与模拟结果相同;加工载荷提高不利于“陷阱”效应发挥,与模拟结果不同,原因是加工载荷提高使磨粒或大颗粒对被加工表面的载荷增加,使被加工表面损伤增加,而模拟中没有考虑载荷绝对值。磨具转速对“陷阱”效应无影响,因为磨具转速的变化不改变磨粒或大颗粒对工件的法向载荷。但磨具转速的增加使磨粒或大颗粒单位时间内历经被加工表面的次数增加,实验中试件表面粗糙度随之增加;大颗粒浓度对“陷阱”效应无影响,但磨具表层容纳大颗粒的能力存在一个临界值,当大颗粒数量小于该值时,大颗粒可全部陷入,当大颗粒数量超过该值时,部分大颗粒不能陷入,加工载荷由这些残余大颗粒承担,对工件形成较大表面损伤。以单晶硅、不锈钢、铜为工件进行了半固着磨粒加工实验,讨论了表面粗糙度Ra和材料去除率随加工载荷、磨具转速、加工时间的变化,验证了半固着磨粒加工的高效精密特性。