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21世纪,世界工业经济进入了飞速发展时期,随着汽车、航天、军工、机床、轴承工具、仪器仪表、光电材料等加工制造行业的高速发展,各国对于超高速磨削技术所带来的巨大效益的追求已臻眉睫。陶瓷CBN砂轮因其被公认的高速、高效、高精、低成本、低环境污染的诸多优点,已成为近年来世界各国竞相开发的热点。而了解和掌握超高速陶瓷CBN砂轮的制备关键技术与特性,更成为我国装备制造业发展的亟需。本文系统地分析了国内外超高速陶瓷结合剂CBN砂轮研究现状和前沿。针对超高速陶瓷结合剂CBN砂轮关键技术,将传统的砂轮制备工艺与纳米复合材料技术相结合,制备出了具有优越性能的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮。同时综合运用计算机仿真技术、现代测量技术、超高速磨削加工等一系列先进技术,在理论分析基础上,通过仿真优化与实验研究相结合的方法,揭示了超高速陶瓷CBN砂轮的磨削加工机理与特性,探究了陶瓷CBN砂轮延性域磨削特性,研究了超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损状态与特性,同时为超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的制备及应用提供了理论与技术支持。本文主要研究工作与取得的成果如下：1、对国内外CBN磨料性能进行了详细研究,具有创新性的将纳米复合材料技术引入超高速陶瓷结合剂CBN砂轮结合剂制备过程,以此制备出的纳米陶瓷结合剂具有远高于传统陶瓷结合剂的热学及力学性能。然后,将超高速砂轮制备技术与有限元结构优化设计方法相结合,进行了超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮结构优化设计及制备,最终制备出了具有优良性能的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮。2、在研究陶瓷CBN磨削特性与机理之前,通过对ANSYS的APDL二次开发,采用采用空间随机切分平面算法,建立了更加完善及先进的虚拟CBN磨粒及虚拟陶瓷结合剂CBN砂轮模型,建模过程符合自然随机特征,而且可以参数化设计。3、在磨削机理仿真研究基础上,以实验制备的纳米陶瓷结合剂CBN砂轮进行了不锈钢、高速钢、钛合金三种难磨金属包括磨削力、磨削温度、磨削比以及比磨削能在内的磨削特性研究。通过与普通陶瓷结合剂CBN砂轮的比较,最终表明实验制备的超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮综合性能更好。4、进行了具有前瞻意义的纳米陶瓷结合剂CBN砂轮延性域磨削特性仿真与实验研究,通过对SIC、SiO2、Si3N4等普通陶瓷CBN砂轮无法胜任的硬脆材料的磨削实验研究,证实了纳米陶瓷结合剂CBN砂轮同样是适合于陶瓷磨削的。尤其是在以CBN砂轮实现陶瓷的延性域磨削时,纳米陶瓷结合剂砂轮的性能已接近金刚石砂轮磨削效果,而且比金刚石砂轮有着更广泛的适应性。5、进行了纳米陶瓷结合剂CBN砂轮磨削后表面质量的研究。实验表明纳米陶瓷结合剂CBN砂轮特性对磨削表面质量的影响规律与普通超高速陶瓷CBN相似,但是其磨后工件表面完整性及质量效果却好过普通砂轮。6、以SPH光滑质子流体动力学仿真方法揭示了纳米陶瓷结合剂CBN砂轮磨粒磨耗特性。进行了纳米陶瓷结合剂砂轮磨损与修整实验对比,结果发现纳米陶瓷CBN砂轮的磨粒磨耗比例更大。根据超高速纳米陶瓷结合剂CBN砂轮磨损特性,设计了适合于纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的整形与修锐方法,其修整效果较一般方法效果更好。