TC4钛合金由于具有比强度高、热稳定性好、耐腐蚀强等优点而被广泛应用于汽车、航空航天和医疗设备制造等领域。国内外学者对钛合金进行了广泛的研究,并得到了实际应用。钛合金由于导热系数低,弹性模量小,在加工过程中会导致加工效率低,加工成本高。高速磨削技术可以很好的解决这一问题,但是由于磨粒形状及尺寸分布的随机性使得磨削过程中磨粒与工件材料之间各种力学、物理学现象产生机理复杂,导致了高速磨削机理的研究变得异常困难。论文以单颗磨粒为研究对象对磨削过程中的磨削力、材料堆积、磨屑形态以及滑痕表面特性进行了观察与分析,为探究复杂磨削提供了理论依据。本文主要研究内容如下:(1)在室温条件下进行钛合金拉伸实验,得到不同拉伸速度下钛合金材料的应力应变曲线图,对TC4钛合金的Johnson-Cook本构模型进行优化与修正,确定了材料本构参数。并对钛合金进行了不同磨削速度下的摩擦磨损实验,测定其摩擦因数,以上工作为钛合金磨削仿真做了铺垫。(2)对磨削过程中单颗磨粒的几何形状进行简化,确定磨粒几何形状为圆锥形;对磨削过程中磨削力以及磨削轨迹等进行了理论的分析,设计了符合实际磨削过程的单颗磨粒运动轨迹,并搭建了单颗磨粒高速磨削实验装置。(3)使用Deform-3D对单颗磨粒磨削TC4的过程进行仿真,分析了磨削工艺参数对磨削力的影响规律,磨粒负前角对磨屑形态的影响以及滑痕形貌随磨削工艺参数的变化规律。仿真结果表明:磨削力随着磨削速度的增大不断减小,随磨削深度的增加而增大;随着磨粒负前角的增加,磨屑剪切滑移程度增大、厚度增加且趋于扁平状;随着磨削速度的增加,滑痕两侧堆积高度减小,毛刺翻边现象较小,表面质量较好;随着磨削深度的增加,滑痕两侧材料堆积突出,毛刺翻边现象更加显著。(4)采用MV-40数控加工中心对Ti6Al4V进行单颗磨粒高速磨削实验,实验过程中使用测力仪实时测量磨削力,借助三维形貌仪和扫描电子显微镜(SEM)对材料堆积以及滑痕表面特性进行观察与研究,分析了材料堆积率、滑痕表面微观形貌以及亚表层塑性变形特性,结果表明:滑痕呈现出光滑的梭形表面轮廓,在滑痕两侧和切出端存在大量的材料堆积,材料堆积率在滑痕切出端最大(114%),中部最小(13%);滑痕表面磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损;亚表层出现明显的塑性变形,磨削过程中?相晶粒被拉长细化与运动方向趋于平行。