高强度钢在航空航天、船舶制造、化工设备等领域应用越来越广泛,目前主要利用树脂砂轮片进行表面磨抛处理,暴露出材料去除率低、砂轮易损耗破碎、气味粉尘大等问题。为解决上述问题,论文利用钎焊技术将金刚石焊接在钢基体表面制作磨抛工具,期望利用钎焊金刚石工具磨粒结合强度高、磨粒出露高、散热效果好的优势实现高强度钢的高效磨抛。本文完成的创新性研究工作主要包括:(1)为获得磨粒良好出露、焊料层厚度均匀的钎焊效果,提出大粒度合金焊料真空钎焊金刚石工艺构想并建立了几何模型,得出金刚石最优钎焊效果的大粒度合金焊料与金刚石粒度关系方程组,并求得基于合金焊料润湿角的实际解。在此基础上确定了新型磨粒布料工艺,并建立了金刚石磨粒与焊料合理钎焊的几何模型,得到了具有理想钎焊效果的金刚石粒度与焊料粒度匹配公式。通过公式计算,粒度为50目的球状颗粒Ni-Cr合金焊料钎焊金刚石的最优粒度为60目。钎焊试验结果表明:合金焊料对金刚石有较好的爬升效果,平均包埋高度约为金刚石粒径的30%。(2)通过分析树脂砂轮片磨损特点对钎焊金刚石磨盘基体进行结构化设计,结合ANSYS有限元仿真分析以及磨抛受力模型,确定了磨盘基体优选尺寸。通过冲压工艺以及外圆倒角工艺控制基体形位尺寸精度,结合盘状零件确定了钎焊金刚石磨盘基体加工工艺。(3)基于磨盘磨抛条件与磨粒参数特性,对磨粒地貌优选机理进行分析,确定了磨抛斜面均布或点(簇)状有序、磨抛外缘密排均匀、磨抛平面叶序簇状排布的磨粒地貌。通过激光打孔工艺实现了金刚石磨粒分区域的有序排布,贴敷性好的模板材料可实现对平面、弧面的有效排布。(4)综合利用以上研究成果研制出钎焊金刚石磨盘,对AH36船用高强度钢进行磨抛加工试验。与同规格常规树脂砂轮片相比,平均材料去除率提高40%左右,磨抛寿命提高11倍以上。磨粒磨损状态与磨屑形貌对比分析表明,钎焊金刚石磨盘单颗磨粒去除量大,磨削点温度低于树脂砂轮片,不易形成熔融小球,显著减少了火花的产生。(5)基于弹性隔振原理,设计了磨盘隔振器;基于阻尼减振降噪原理,设计了自由阻尼结构磨盘。噪声与振动试验结果表明:与同规格100mm树脂砂轮片相比,未附隔振器的磨盘振动值高31.6%,附隔振器的磨盘振动值高4%;自由阻尼结构磨盘振动值较树脂砂轮片低31.3%,噪音值低7.8%。