面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件高質(zhì)高效磨削的砂輪自銳技術(shù)研究進(jìn)展

傳統(tǒng)磨削加工技術(shù)制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件存在砂輪易磨鈍、修整頻繁及廢品率高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的制造效率、質(zhì)量和成本。砂輪自銳技術(shù)是一種新興的砂輪磨削控制技術(shù)，可通過(guò)砂輪工作面的磨粒微破碎保持磨粒切削刃密度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的高鋒利度，有助于航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件的高質(zhì)高效加工。分析了具有自銳能力的高性能砂輪發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有的砂輪自銳表征方法進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)砂輪自銳機(jī)理進(jìn)行深入剖析，最后，對(duì)砂輪自銳技術(shù)研究方向進(jìn)行了展望。1序言航空發(fā)動(dòng)機(jī)（見(jiàn)圖1）是飛機(jī)的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，是飛機(jī)的“心臟”，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、服役工況惡劣和可靠性要求嚴(yán)苛等特征，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”。能否實(shí)現(xiàn)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主制造是國(guó)家綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全等具有重要意義。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比、燃油經(jīng)濟(jì)性以及可靠性要求的日益提高，發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件惡劣的工作環(huán)境也對(duì)使用的材料提出了更加苛刻的要求，其核心部件的材料不僅廣泛采用鎳基高溫合金、鈦合金等典型難加工材料，而且金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物等新型難加工材料的使用比例也逐漸提高。以熱端部件為例，一方面，其采用的鎳基高溫合金是典型的高強(qiáng)韌性難加工材料，具有抗蠕變性能優(yōu)異、耐氧化和耐蝕性能良好等優(yōu)點(diǎn)；另一方面，為滿足復(fù)雜熱力環(huán)境下對(duì)可靠性的高要求，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片榫齒和渦輪盤(pán)榫槽形狀復(fù)雜，加工精度和表面完整性要求高。采用硬質(zhì)合金成形銑刀加工時(shí)，不僅極易產(chǎn)生刀具磨損，而且工件表面質(zhì)量難以滿足使用要求[4]。

圖1典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)剖面[2]近年來(lái)，以緩進(jìn)深切磨削、高速/超高速磨削以及高效深切磨削為代表的高效磨削技術(shù)（見(jiàn)圖2）得到了極大的發(fā)展。這些加工技術(shù)不僅具有普通磨削加工精度高、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，而且極大地提高了磨削加工的材料去除率，甚至可以將零件由毛坯一次精密加工成形，在以難加工材料為主的航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中占有重要地位。盡管先進(jìn)磨削加工技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)顯著，但是實(shí)際應(yīng)用中，工件的加工效率普遍處于較低水平。主要原因在于，常用砂輪磨鈍后無(wú)法通過(guò)磨粒破碎的形式形成新的切削刃，使得切削過(guò)程主要集中在劃擦、耕犁階段，不僅材料難以被有效去除，而且磨削熱量集中，極易引起燒傷，需要通過(guò)頻繁的修整保持砂輪的鋒利度，加工效率始終處于較低水平。圖2花鍵軸成形高效磨削工藝砂輪自銳是指參與磨削的磨粒磨損至一定程度后破碎或脫落，使新的磨?；蚯邢魅谐雎恫⑴c磨削的現(xiàn)象。該現(xiàn)象與砂輪修整時(shí)磨粒切削刃自生成過(guò)程相似，因此稱為砂輪自銳。當(dāng)磨粒（見(jiàn)圖3a）發(fā)生磨耗磨損與磨粒脫落時(shí)（見(jiàn)圖3b、圖3c），磨粒切削刃無(wú)法快速形成，砂輪性能快速下降；但當(dāng)磨粒磨損主要以大塊破碎，甚至微破碎為主時(shí)（見(jiàn)圖3d、圖3e），砂輪參與切削的微刃數(shù)保持穩(wěn)定，切削能力得以保持，砂輪具有自銳性。因此，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異自銳性能的先進(jìn)砂輪有助于維持砂輪高鋒利度的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)難加工材料高質(zhì)高效加工。a）完整磨粒b）磨耗磨損c）磨粒脫落d）大塊破碎e）微破碎

圖3單顆磨粒磨損類型本文旨在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件高質(zhì)高效磨削的砂輪自銳技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面總結(jié)，著重于高性能砂輪發(fā)展現(xiàn)狀、自銳表征方法、砂輪自銳機(jī)理和高性能砂輪運(yùn)用等幾方面的研究成果，并對(duì)該類高性能砂輪制備、控制技術(shù)難點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。2

具有自銳特征的高性能砂輪發(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)砂輪主要由磨料、結(jié)合劑和氣孔組成（見(jiàn)圖4）。指出，可以通過(guò)調(diào)控結(jié)合劑強(qiáng)度，約束砂輪工作面磨粒脫落速率，最終實(shí)現(xiàn)切削磨粒的更新，具有一定自銳性。然而，該類砂輪通過(guò)整顆磨粒脫落發(fā)生自銳，形狀精度難以長(zhǎng)期保持，需要通過(guò)不斷修整才能滿足榫齒等型面精度要求較高的零件加工。此外，盡管在位機(jī)械修整磨削、ELID磨削等方法可以實(shí)現(xiàn)砂輪鋒利度的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定，但對(duì)設(shè)備要求較高，大規(guī)模推廣存在一定局限性。因此，通過(guò)改善磨料性能，從而實(shí)現(xiàn)砂輪自銳，已成為研究熱點(diǎn)。圖4普通砂輪示意20世紀(jì)80年代，3M公司首先采用溶膠-凝膠法合成了Seed-Gel陶瓷剛玉磨料（簡(jiǎn)稱SG磨料），該磨料由亞微米級(jí)的微晶顆粒組成，磨鈍的磨粒會(huì)在載荷的作用下沿微晶晶界發(fā)生沿晶斷裂，使新的微切削刃持續(xù)出露，如圖5所示。獨(dú)特的材料性能使得使用SG磨料制備的砂輪可以通過(guò)持續(xù)不斷的微破碎保持砂輪的高鋒利度，具有良好的自銳性。

a）普通剛玉磨料磨損表面形貌

b）SG磨料磨損表面形貌

圖5SG磨料與普通剛玉磨料磨損表面形貌對(duì)比以金剛石、立方氮化硼（CBN）為代表的超硬磨料具有硬度高、耐磨性好、導(dǎo)熱性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)難加工材料高效加工中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但是，由于其各向異性的材料特性，傳統(tǒng)超硬磨料磨鈍后易沿解理面發(fā)生大塊破碎，使得磨粒的性能優(yōu)勢(shì)無(wú)法充分發(fā)揮。該現(xiàn)象在單層電鍍砂輪和單層釬焊砂輪等高性能砂輪中尤為顯著。在眾多探索超硬磨粒自銳性的工作中，湖南大學(xué)萬(wàn)隆教授和日本宇都宮大學(xué)ICHIDA博士所在團(tuán)隊(duì)的研究成果尤其引人注意。萬(wàn)隆教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)化學(xué)腐蝕方法在傳統(tǒng)金剛石表面制備出微孔結(jié)構(gòu)，從而形成數(shù)量眾多的微刃（見(jiàn)圖6）。一方面，該磨粒在磨削工件材料時(shí)，單顆磨粒切厚由于微刃數(shù)量的增加而急劇降低，使得硬脆材料主要以塑性的形式被去除，減小了應(yīng)力集中造成的亞表面損傷（見(jiàn)圖7）。相反地，常規(guī)金剛石磨粒主要以單切削刃去除材料，在相同磨削參數(shù)下，單顆磨粒切厚較大，材料的脆性去除無(wú)法完全避免，表面/亞表面損傷大。另一方面，在磨削過(guò)程中，磨粒表面眾多的微刃首先參與切削，并逐漸發(fā)生磨損。在磨削力、熱作用下，磨鈍的微刃發(fā)生微破碎，使得磨粒內(nèi)部的微刃出露，并繼續(xù)參與磨削。脫落的磨粒微刃則因磨削液的高壓沖擊與快速流動(dòng)被迅速移出磨削弧區(qū)，不會(huì)影響磨削表面質(zhì)量。該現(xiàn)象顯著提高了磨粒的利用率與服役壽命，有利于從源頭增強(qiáng)多孔金剛石超硬磨料砂輪的鋒利度與耐磨性。

a）原始金剛石

b）多孔金剛石1（催化劑：Fe；溫度：950℃；保溫時(shí)間：2h）

c）多孔金剛石2（催化劑：Fe2O3；溫度：950℃；保溫時(shí)間：2h）

圖6多孔金剛石磨粒[16]

a）常規(guī)金剛石磨粒磨削

b）多孔金剛石磨粒磨削

圖7常規(guī)金剛石磨粒與多孔金剛石超硬磨粒磨削對(duì)比日本宇都宮大學(xué)所在團(tuán)隊(duì)則研發(fā)了一種由超細(xì)微晶CBN顆粒燒結(jié)而成的新型聚晶CBN磨粒，如圖8所示。憑借其特殊的微觀結(jié)構(gòu)，該磨粒具有宏觀層面各向同性的力學(xué)性能。當(dāng)磨粒的切削刃磨鈍后，磨粒切削刃會(huì)在載荷的作用下發(fā)生沿晶斷裂，磨鈍的微晶顆粒自行脫落，使磨粒內(nèi)部新的微晶顆粒出露，并參與磨削，砂輪鋒利度得到有效保持，從而實(shí)現(xiàn)砂輪的自銳。南京航空航天大學(xué)]和上海工程技術(shù)大學(xué)則相繼采用微晶CBN和微晶金剛石開(kāi)發(fā)了具有相似自銳性質(zhì)的團(tuán)聚CBN磨料和團(tuán)聚金剛石磨料，取得了良好的磨削效果。

a）聚晶CBN磨粒

b）聚晶CBN磨粒斷裂面

圖8聚晶CBN磨粒SEM圖以上研究表明，通過(guò)制備具有特殊微結(jié)構(gòu)的磨粒，可以實(shí)現(xiàn)砂輪自銳。該方法也可有效避免砂輪快速磨損，以及對(duì)原有設(shè)備的大幅改裝，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件高質(zhì)高效磨削加工具有重要意義。3

砂輪自銳性能表征研究現(xiàn)狀建立砂輪自銳性能表征方法，對(duì)揭示砂輪自銳機(jī)理，實(shí)現(xiàn)砂輪自銳過(guò)程穩(wěn)定可控，以獲得砂輪鋒利度的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定具有重要意義。因此，眾多學(xué)者重點(diǎn)探討了砂輪自銳性能的定性表征與定量表征方法。3.1砂輪自銳性能定性表征砂輪自銳現(xiàn)象本質(zhì)上是砂輪磨損的一種類型，眾多學(xué)者首先從磨損的角度對(duì)砂輪自銳性能開(kāi)展定性表征。早在20世紀(jì)70年代，就嘗試對(duì)砂輪磨削后脫落的磨粒進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，討論砂輪硬度與磨粒磨損類型的關(guān)系。孫方宏等[20]則采用掃描電子顯微鏡（SEM）等設(shè)備統(tǒng)計(jì)小尺寸砂輪磨損后各種磨損類型所占比例，用于評(píng)價(jià)金剛石磨粒類型的耐磨性。采用光學(xué)顯微鏡對(duì)砂輪工作面的磨粒形貌進(jìn)行了離線跟蹤，通過(guò)跟蹤典型磨粒的磨損過(guò)程，表征砂輪自銳性能。上述幾種方法適用范圍廣，但存在工作量大、效率低等問(wèn)題，同時(shí)，受限于SEM設(shè)備真空腔尺寸以及光學(xué)顯微鏡較低的分辨力，使磨粒磨損的局部區(qū)域磨損特征（如微裂紋等）仍難以觀察。為此，南京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì)制備了對(duì)稱結(jié)構(gòu)的鑲塊式砂輪（見(jiàn)圖9），可以將磨削后的鑲塊單獨(dú)拆卸并采用SEM觀察，有效提升了分辨力。單顆磨粒磨削試驗(yàn)裝置與之相似（見(jiàn)圖10），都是將磨削工具設(shè)計(jì)為部件可單獨(dú)拆卸結(jié)構(gòu)，方便放置在SEM設(shè)備的真空腔或共聚焦顯微鏡設(shè)備中開(kāi)展形貌跟蹤。然而，上述方法均無(wú)法實(shí)現(xiàn)砂輪自銳的在線、甚至在機(jī)檢測(cè)。為此，提出使用復(fù)形膠制作磨損砂輪工作面的掩膜，并使用SEM觀察掩膜塊上磨粒形貌演變過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)間接的在機(jī)檢測(cè)。a）多孔CBN砂輪b）光學(xué)顯微鏡圖c）SEM圖圖9鑲塊式砂輪圖10單顆磨粒磨削試驗(yàn)裝備形貌跟蹤方法雖然實(shí)現(xiàn)了磨粒磨損過(guò)程的定性表征，但僅能辨認(rèn)出磨粒各階段的典型磨損特征，且受人員操作影響較大。使用共聚焦顯微鏡對(duì)金剛石磨粒切削刃的磨損過(guò)程進(jìn)行跟蹤，并借助共聚焦顯微鏡的三維成像功能成功提取了切削刃的輪廓，直觀展示了磨粒切削刃磨損的過(guò)程，如圖11所示。除此之外，還有文獻(xiàn)提及了借助磨削力信號(hào)以及聲發(fā)射信號(hào)等間接表征砂輪磨損的過(guò)程。a）磨粒磨損三維形貌b）磨粒切削刃輪廓演變圖11磨粒三維形貌表征在上述定性表征方法中，磨粒磨損形貌的檢測(cè)、自銳性能的評(píng)價(jià)易受檢測(cè)條件、人員素質(zhì)以及判別標(biāo)準(zhǔn)等影響，各種磨損形式的評(píng)估誤差比較大。磨削力信號(hào)以及聲發(fā)射信號(hào)雖然可以反應(yīng)砂輪整體磨損特征，但卻無(wú)法表征砂輪磨削中最基本的磨粒磨損行為。因此，砂輪磨損定性表征仍存在局限性。3.2砂輪自銳定量表征磨耗磨損是砂輪磨損的重要類型之一，對(duì)砂輪磨削性能影響顯著。采用二值化處理方法提取了磨粒頂部磨耗平臺(tái)面積比例，并探明了磨耗磨損與磨粒排布之間的影響機(jī)制。提出采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，研究工具切削的磨損行為，并實(shí)現(xiàn)砂輪表面磨粒的高精度分辨（見(jiàn)圖12）。結(jié)合支持向量機(jī)，提出采用自適應(yīng)時(shí)域分析技術(shù)（HilbertHuangtransform方法）用于提取時(shí)域-頻域中的工具磨損特征。圖12基于深度學(xué)習(xí)的磨粒磨損形貌識(shí)別清華大學(xué)將不同磨損階段的砂輪形貌復(fù)形至石墨表面，通過(guò)測(cè)量磨痕深度，間接獲得了砂輪的徑向磨損，從而實(shí)現(xiàn)砂輪磨損時(shí)變特征的研究（見(jiàn)圖13）。然而，基于上述方法僅能得到砂輪宏觀層面的磨損信息?；趶?fù)形方法獲取了砂輪工作面三維形貌，并提出磨粒各階段的高度信息，從而為預(yù)測(cè)工件磨削表面形貌提供數(shù)據(jù)支撐。但是，該方法將磨粒簡(jiǎn)化為垂直的圓錐，未考慮到實(shí)際磨粒形狀、位姿差異對(duì)結(jié)果的影響。則采用光學(xué)設(shè)備逐層采集、擬合砂輪工作面形貌，并提出磨粒等效直徑、橫截面面積等磨粒磨損參數(shù)。則采用探針?lè)ㄩ_(kāi)展相似的工作。圖13砂輪磨損時(shí)變特征研究示意由于設(shè)備尺寸和軟件效率的限制，磨粒工作面上成千上萬(wàn)顆磨粒的高效表征仍然是困擾學(xué)者的難題。為此，數(shù)學(xué)分析方法已逐漸引入砂輪自銳研究。以分形幾何學(xué)為例，該方法是1975年提出并建立的數(shù)學(xué)分支，用于研究不規(guī)則離散型面以及多尺度下結(jié)構(gòu)幾何學(xué)中整體與局部特征的關(guān)系。其核心思想即為物理的自相似性，也就是物體形貌在經(jīng)歷多次放大后，仍然能保持與原形貌較好的相似性特征。這種整體與局部通過(guò)某種方式的相似的特征稱為分形。具有分形特征的物體均可使用分形理論表征其形貌的內(nèi)在聯(lián)系，如圖14所示。a）原始結(jié)構(gòu)

b）初次迭代

c）多次迭代圖14具有分形特征的結(jié)構(gòu)構(gòu)建過(guò)程[36]基于分形理論，將光學(xué)顯微鏡采集的磨粒三維形貌信息數(shù)值化，并建立磨粒切削刃區(qū)域形貌分形維數(shù)的計(jì)算模型，結(jié)果表明，可以使用磨粒形貌分形維數(shù)數(shù)值表征磨粒磨損形態(tài)。當(dāng)磨粒表面磨耗平臺(tái)較多時(shí)，磨粒的分形維數(shù)數(shù)值較低；而當(dāng)磨粒磨損以微破碎為主時(shí)，磨粒的分形維數(shù)數(shù)值較高（見(jiàn)圖15）。因此，分形維數(shù)可以用于定量評(píng)價(jià)磨粒的形貌變化過(guò)程，從而反映砂輪的磨損行為。基于上述理論，將分形維數(shù)應(yīng)用于金剛石砂輪磨損過(guò)程研究，驗(yàn)證了分形維數(shù)用于表征砂輪自銳過(guò)程的可行性。在開(kāi)展團(tuán)聚剛玉磨粒砂帶磨削鈦合金研究時(shí)，成功將分形理論應(yīng)用于砂輪自銳性能、材料去除率以及磨削參數(shù)之間的關(guān)系分析，并取得了良好的效果。上述學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試、數(shù)學(xué)分析、理論建模等多方面建立了可用于表征磨粒自銳過(guò)程的方法，進(jìn)一步揭示了磨粒自銳機(jī)理，從而實(shí)現(xiàn)磨粒自銳過(guò)程有效控制，最終實(shí)現(xiàn)“依材制刀，依材設(shè)刀”的高質(zhì)高效加工。a）網(wǎng)格尺寸r1b）網(wǎng)格尺寸r2c）網(wǎng)格尺寸r3圖15三維分形分析示意4

砂輪自銳機(jī)理研究現(xiàn)狀砂輪自銳表征方法可以為砂輪自銳過(guò)程研究提供工具支持，但是，只有闡明砂輪自銳機(jī)理，才能為實(shí)現(xiàn)砂輪自銳過(guò)程可控、提高磨削性能提供理論支撐。探討了陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪磨損形貌與材料去除量的關(guān)系，并指出砂輪磨損存在初期磨損與穩(wěn)定磨損兩個(gè)階段，而磨粒脫落與微破碎是該類砂輪自銳的主要表現(xiàn)形式。將磨耗平臺(tái)面積比例作為電鍍CBN砂輪磨損的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并發(fā)現(xiàn)砂輪實(shí)際磨耗平臺(tái)面積比例遠(yuǎn)低于理論值。其主要原因在于，過(guò)大的磨耗平臺(tái)面積比例引起了較高的磨削載荷，導(dǎo)致磨鈍的磨粒發(fā)生破碎而形成新的切削刃，從而降低了理論磨耗平臺(tái)面積的比例。由此表明，砂輪自銳性能已經(jīng)是建立磨削模型時(shí)不可忽視的因素。此外，這兩位學(xué)者也以磨粒徑向磨損量為判定標(biāo)準(zhǔn)，提出了砂輪失效的判定準(zhǔn)則。

發(fā)現(xiàn)電鍍CBN砂輪磨削時(shí)存在疲勞失效與磨損失效兩種失效形式，基于Paris模型和Preston-type模型對(duì)上述兩種失效形式分別建模，成功預(yù)測(cè)了高速磨削以及高效深切磨削工藝中砂輪的使用壽命。該模型綜合考慮了磨削力與磨削溫度等因素，并指出高效深切磨削中，磨削溫度引起的應(yīng)力損傷是造成磨粒損傷的主要原因，同時(shí)，工件進(jìn)給速度對(duì)砂輪磨損速率的影響也高于砂輪線速度。通過(guò)研究認(rèn)為，原子間結(jié)合鍵的斷裂是引起磨粒磨損的主要原因，主要受導(dǎo)入磨粒能量高低的影響。當(dāng)砂輪線速度超過(guò)閾值時(shí)，大量導(dǎo)入磨粒的能量激發(fā)了磨粒表面的結(jié)合鍵，從而使表層原子逐層脫落，形成以磨耗磨損為主的磨損形貌；當(dāng)砂輪線速度低于閾值時(shí)，產(chǎn)生的能量不足以激發(fā)結(jié)合鍵，因此，磨粒內(nèi)部?jī)?yōu)先產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，從而形成以微破碎/大塊破碎為主的磨粒形貌，如圖16所示。

a）CBN磨粒磨耗磨損b）CNB磨粒破碎圖16基于磨削能量理論的磨粒磨損機(jī)理示意則基于Griffiths脆性斷裂準(zhǔn)則建立了剛玉磨料磨損模型，并指出磨粒切削刃存在兩處易磨損區(qū)域，分別是前刀面上距離磨粒頂部2～3倍切削接觸長(zhǎng)度區(qū)域，以及磨粒切削刃區(qū)域?；诠饣Ｗ恿黧w動(dòng)力學(xué)建立了CBN磨損模型，并指出磨粒破碎的主要原因是磨粒內(nèi)部的應(yīng)力超出了磨粒的強(qiáng)度極限，同時(shí)磨粒頂部易出現(xiàn)磨耗磨損，而微破碎則易出現(xiàn)在磨粒棱邊處。在此基礎(chǔ)上，基于強(qiáng)度極限理論建立了磨粒切削過(guò)程磨損模型，研究表明，磨粒斷裂的主要原因是磨粒內(nèi)部承受的最大主應(yīng)力，該模型也間接預(yù)測(cè)了磨粒的磨損演變。依據(jù)赫茲接觸理論，綜合考慮固結(jié)聚集體金剛石墊的結(jié)構(gòu)特征，建立了固結(jié)聚集體金剛石墊與工件微觀接觸的模型，并結(jié)合強(qiáng)度模型，建立了聚集體金剛石微破碎條件。磨粒自身的微觀結(jié)構(gòu)是決定磨粒自銳特性的內(nèi)在原因，磨削復(fù)合的作用是導(dǎo)致磨粒自銳的外在因素，通過(guò)構(gòu)建磨粒微觀結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而闡明磨粒自銳過(guò)程是一條有效途徑。具有典型自銳性的磨粒普遍具有微晶結(jié)構(gòu)（例如SG磨粒、聚晶CBN磨粒），以及類微晶結(jié)構(gòu)（例如多孔金剛石磨粒）。建立了磨粒內(nèi)部應(yīng)力分布的仿真模型，并研究了砂輪參數(shù)（磨粒出露高度、磨粒磨損體積和結(jié)合劑磨損量）對(duì)磨粒內(nèi)部殘余應(yīng)力分布的影響，進(jìn)而提出了可有效抑制磨粒磨損的策略?；赩oronoi模型構(gòu)建了PCBN磨粒的微觀結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)了聚晶C