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       超硬磨料砂轮是以金刚石或立方氮化硼（CBN）为磨料制备而成的一类具备高硬度及高强度的固结磨具，主要用于实现对难加工材料的高效、精密磨削加工。为改善磨削弧区工况，优化磨削表面性能，结构化砂轮的概念由此被提出。结构化砂轮主要分为表面结构化砂轮和基体结构化砂轮，表面结构化砂轮可进一步分为带槽表面结构化、带孔表面结构化及凸包表面结构化砂轮；基体结构化砂轮则可分为带槽及带孔基体结构化砂轮。本文将总结超硬磨料结构化砂轮设计、制备的基本原理与最新进展，并预测结构化砂轮的未来发展趋势。

       关键词：超硬磨料砂轮；表面结构化；磨削热损伤；磨削性能；工件表面质量

论文配图

激光法制备结构化砂轮表面

 带孔结构化砂轮

       常规砂轮因存在磨削力大、磨削温度高、砂轮阻塞等问题制约其发展，研究人员一直致力于找到能够提高磨削精度与磨削质量的方法。结构化砂轮已经被证实在减小磨削力、降低磨削温度、减轻工件表面热损伤等方面具有较好效果。针对结构化砂轮，本文从结构化砂轮的设计、制备方法展开了论述，揭示了结构表征参数-砂轮磨削性能-工件表面质量的内在关联，丰富了结构化砂轮设计、制备理论体系。结构化砂轮应用广、发展快，已经在很多方面取得了一定的进展，但仍然可以在以下方面开展更加深入的研究。           1）砂轮结构功能机理研究。砂轮表面结构需具备储液换热、减摩抗磨等功能，然而，当前研究仍还处于对结构功能特性的工艺验证阶段，缺乏能够揭示结构表征参数-砂轮储液减摩性能-砂轮换热抗磨性能内在联系的理论研究。

       2）混合仿生结构化砂轮设计研究。将仿生理论应用于结构化砂轮设计是当前的研究热点，但现有研究中几乎均采用的是单一仿生原型，不能完全满足结构化砂轮实现多种功能、具有区域多样化结构的设计要求，将混合仿生设计理论引入到结构化砂轮设计中可进一步丰富和拓宽结构化砂轮的设计体系。

       3）结构化砂轮磨削机理研究。目前，对于结构化砂轮磨削机理研究较少，揭示结构化砂轮磨削工件表面热损伤产生与演变、磨损与失效机理，阐明磨削工艺参数-磨削力与温度-工件表面完整性的关联规律，有助于完善结构化磨削理论体系。

       4）成形砂轮复杂曲面结构制备研究。目前，超硬磨料砂轮结构化制备主要是针对于平行砂轮，缺乏针对于超硬磨料成形砂轮复杂曲面结构的高效可控制备方法。

       5）砂轮精密微细结构制备方法研究。砂轮表面结构正加速朝着微尺度、多维度、多功能方向发展，利用新型工艺制备砂轮的可控微结构，并通过主动设计气孔的形状、大小、数量和分布，实现磨削性能导向的主动设计将是未来的发展方向。

       何船, 邓辉, 尉迟广智, 等. 结构化超硬磨料砂轮设计与制备研究进展[J]. 表面技术, 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.