镍基高温合金是航空航天设备热端零件的主要材料,需要通过高标准制造加工工艺保证其高性能、高可靠性要求。镍基高温合金作为难加工材料,磨削是主要加工方式,也是保证最终精度和表面质量的重要途径。尤其电镀磨头磨削以其高度灵活的空间可达性、高磨削效率正逐渐成为曲面磨削或整体叶盘加工的主要方式。为揭示镍基高温合金磨削过程,探究磨削机理,准确预测磨削力、磨削表面粗糙度等重要指标参数,结合数值仿真和试验开展系统性地工作,具体研究内容如下。首先,建立可描述磨粒形状和分布的磨头整体模型是保证数值仿真真实还原磨削过程的前提和基础。通过观察电镀CBN磨头表面形貌,将磨粒形状简化为截角六面体,并对磨粒高度和间距进行测量分析,得出建模过程中需要的各项数据。继而对磨头进行逆向建模,数字化还原表面磨粒,创新性地建立磨粒尺寸及间距符合概率分布的电镀磨头整体模型,最大限度地还原真实磨头磨粒的表面特征。然后,进行磨头磨削镍基高温合金的数值仿真研究。模型考虑了材料属性在不同温度差异较大的特点,选用合适的本构模型。通过计算磨削过程中工件残留的热通量,得到在材料在不同温度节点下的属性参数。在仿真过程可观察到明显的划擦、耕犁、切屑形成三个典型阶段,符合实际磨削过程,并且分别对磨削力和表面形貌进行仿真分析,实现了磨削力与表面形貌真实磨削过程的高度还原。最后,进行磨削仿真模型的试验验证。搭建磨削力与表面形貌试验平台,开展电镀CBN磨头磨削试验,与仿真结果对比发现,同参数下单位宽度切向力与法向力仿真与试验结果相比平均误差分别为8.2%和8.6%,且仿真表面与试验工件表面宏观形貌典型特征相似,仿真轮廓线接近试验结果,说明变物理性能仿真模型对磨削力和表面粗糙度预测性良好。在制定表面粗糙度最小加工策略方面,利用方差分析方法对正交数据进行计算,得到仿真与试验的最小粗糙度组合相同,均为vs=7.5m/s,vw=60mm/min,ap=0.03mm。综合验证了文中电镀磨头数字化建模以及磨削力和表面形貌仿真预测方法的可靠性。