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磨削在镍基合金关键零部件制造中占据着不可替代的位置,为减少镍基合金在磨削过程中因磨削温度过高在加工表面产生的材料粘结、剥落、加工硬化以及残余拉应力等缺陷,结合采用内冷却和断续磨削方法以提高磨削液利用率,增强磨削换热效果,同时设计制备了若干种有序排布磨粒,以改善传统砂轮表面磨粒堵塞、换热效果差等问题。本研究综合内冷却加工、断续磨削和磨粒有序排布技术的优点,基于砂轮内部和磨削区流场仿真结果设计并制备了一种磨粒有序排布内冷却开槽砂轮。开展了镍基合金GH4169的磨削试验研究,以探究磨削加工参数和磨粒排布方式对磨削区温度和加工表面质量的影响规律。主要研究内容如下:(1)基于内冷却磨削工作原理设计了一种中心通液式内冷却开槽砂轮,并建立了砂轮内部流体域模型进行流场模拟分析,根据砂轮内部流场分布和内流道出口速度对内冷却砂轮结构进行了优化。利用有限元模拟方法对砂轮整体进行了最大应力及变形分析,以校核砂轮的结构强度。探索了不同磨粒有序排布方式的实现途径,基于所设计的内冷却砂轮结构,设计了5种不同磨粒排布方式(排布A~E),并利用真空钎焊技术对其进行了制备。对砂轮表面磨粒分布进行了检测与图像处理分析,提取了不同排布方式下的磨粒数目及密度作为后续磨削区流场分析的建模参数。(2)根据磨粒分布检测和统计结果建立了内冷却开槽砂轮磨削区流场模型,利用计算流体动力学方法分别针对不同内流道出口位置、磨削参数和磨粒排布方式下的磨削区流场进行了分析。分别提取了不同排布下的磨削区流速分布和有效出口流量,以定性、定量分析内流道出口位置、磨削参数以及磨粒排布方式对磨削区流场分布的影响,从而对内流道出口位置和磨粒排布方式进行优化。(3)按照实际尺寸制备了内冷却砂轮3D打印模型,将其连接机床后试运行并通加压冷却液进行了砂轮稳定性和密封性的测试。为验证磨削区流场分析的正确性,制备了内冷却开槽砂轮并搭建了磨削试验平台,设计了单因素试验方案,随后开展了镍基合金GH4169的磨削试验研究,分别探究了砂轮转速、冷却液压力以及磨粒排布方式对磨削温度和加工表面质量的影响规律。