硬质合金材料因其独特机械性能,被广泛应用于机械制造领域。目前利用超硬精细磨料磨削加工是实现硬质合金等难加工材料精密制造的主要手段。在磨削加工此类材料过程中,由于机床结构与工艺过程之间存在着磨削力、磨削热、结构变形等物理量的交互作用,会导致产品在生产过程中出现尺寸精度和表面质量不稳定的现象。由于硬质合金材料的特殊性,其在精密磨削加工过程中受机床结构与工艺过程交互作用的影响往往更为明显。端面磨削是硬质合金刀具加工的主要手段之一,因此有必要对机床-工艺交互作用下的端面磨削加工机理进行更深入的研究。本文以YG6硬质合金材料端面磨削加工为研究对象,利用有限元分析方法进行单颗磨粒磨削仿真,虚拟砂轮磨削仿真,机床-工艺交互作用下的耦合仿真,研究不同磨粒粒度、磨削工艺参数下磨削力的变化规律,并对仿真结果进行了实验验证。具体研究工作如下:1.首先通过金刚石压头滑擦YG6硬质合金实验获取金刚石与硬质合金材料间的摩擦系数;然后,基于圆锥形状磨粒构建单颗磨粒磨削有限元模型,其中包括建立磨粒几何模型,YG6硬质合金材料本构模型,摩擦磨损模型等。通过该模型分析了不同粒度与工艺参数对磨削力的影响规律,并利用金刚石划擦硬质合金实验验证了仿真模型的有效性。2.建立了磨粒形状、粒径、空间位置都呈随机分布的虚拟砂轮模型。并利用该模型仿真磨削加工YG6硬质合金,研究了不同磨削工艺参数对磨削力的影响规律,并通过金刚石砂轮磨削加工YG6硬质合金实验对仿真结果进行了验证。3.在建立的工艺模型和主轴-砂轮系统模型基础上构建了机床-工艺交互模型,并基于Visual Basic 6.0开发了耦合仿真接口软件,实现了 UG、ANSYS、DEFORM与MATLAB多软件相互间的数据交换。通过耦合仿真软件实现机床结构与工艺过程之间交互作用的有限元模拟,并与磨削加工实验结果进行了对比验证。结果表明该仿真方法可以提高磨削力的预测精度。