超硬磨料砂輪是以金剛石或立方氮化硼（CBN）為磨料制備而成的一類具備高硬度及高強度的固結磨具，主要用于實現對難加工材料的高效、精密磨削加工。為改善磨削弧區工況，優化磨削表面性能，結構化砂輪的概念由此被提出。結構化砂輪主要分為表面結構化砂輪和基體結構化砂輪，表面結構化砂輪可進一步分為帶槽表面結構化、帶孔表面結構化及凸包表面結構化砂輪；基體結構化砂輪則可分為帶槽及帶孔基體結構化砂輪。本文將總結超硬磨料結構化砂輪設計、制備的基本原理與最新進展，并預測結構化砂輪的未來發展趨勢。

       關鍵詞：超硬磨料砂輪；表面結構化；磨削熱損傷；磨削性能；工件表面質量

論文配圖

激光法制備結構化砂輪表面

 帶孔結構化砂輪

       常規砂輪因存在磨削力大、磨削溫度高、砂輪阻塞等問題制約其發展，研究人員一直致力于找到能夠提高磨削精度與磨削質量的方法。結構化砂輪已經被證實在減小磨削力、降低磨削溫度、減輕工件表面熱損傷等方面具有較好效果。針對結構化砂輪，本文從結構化砂輪的設計、制備方法展開了論述，揭示了結構表征參數-砂輪磨削性能-工件表面質量的內在關聯，豐富了結構化砂輪設計、制備理論體系。結構化砂輪應用廣、發展快，已經在很多方面取得了一定的進展，但仍然可以在以下方面開展更加深入的研究。           1）砂輪結構功能機理研究。砂輪表面結構需具備儲液換熱、減摩抗磨等功能，然而，當前研究仍還處于對結構功能特性的工藝驗證階段，缺乏能夠揭示結構表征參數-砂輪儲液減摩性能-砂輪換熱抗磨性能內在聯系的理論研究。

       2）混合仿生結構化砂輪設計研究。將仿生理論應用于結構化砂輪設計是當前的研究熱點，但現有研究中幾乎均采用的是單一仿生原型，不能完全滿足結構化砂輪實現多種功能、具有區域多樣化結構的設計要求，將混合仿生設計理論引入到結構化砂輪設計中可進一步豐富和拓寬結構化砂輪的設計體系。

       3）結構化砂輪磨削機理研究。目前，對于結構化砂輪磨削機理研究較少，揭示結構化砂輪磨削工件表面熱損傷產生與演變、磨損與失效機理，闡明磨削工藝參數-磨削力與溫度-工件表面完整性的關聯規律，有助于完善結構化磨削理論體系。

       4）成形砂輪復雜曲面結構制備研究。目前，超硬磨料砂輪結構化制備主要是針對于平行砂輪，缺乏針對于超硬磨料成形砂輪復雜曲面結構的高效可控制備方法。

       5）砂輪精密微細結構制備方法研究。砂輪表面結構正加速朝著微尺度、多維度、多功能方向發展，利用新型工藝制備砂輪的可控微結構，并通過主動設計氣孔的形狀、大小、數量和分布，實現磨削性能導向的主動設計將是未來的發展方向。

       何船, 鄧輝, 尉遲廣智, 等. 結構化超硬磨料砂輪設計與制備研究進展[J]. 表面技術, 2023, 52(12): 42-56.

       HE Chuan, DENG Hui, YUCHI Guang-zhi, et al. Research Progress on the Design and Preparation of Structured Superabrasive Grinding Wheels [J]. Surface Technology, 2023, 52(12): 42-56.