传统工艺制造的固结磨料磨具,特别是电镀超硬磨料磨具,由于磨粒十分细小,造成磨削过程中磨具工作表面极易堵塞、导致磨具过早失效或产生磨削热损伤,严重阻碍了零件加工质量和加工效率的进一步提高。为解决上述缺陷,使磨具中的磨粒或磨料群及其间距能够按照使用要求进行科学地排列或分布是最有效的方法之一。针对这一问题,本文结合相关的国家自然科学基金项目和辽宁省自然科学基金研究内容要求,对前期磨料三维可控排布电镀砂轮制造方法进行了改进和优化。具体内容包括研究了不同电流类型对镀层生长速度的影响,得出在一定电流密度范围内镀层生长速度的计算参数,并根据赫尔槽试验的方法测定试验用镀液的分散性及其适合的电流密度范围,以及采用阴极保护措施来保证砂轮表面微磨料群的等高性,并对环形镀砂轮的夹具进行了改进,减少了上砂的难度。完善了磨粒可控排布砂轮的制造工艺等。通过以上工艺改进和优化措施,制造出具有可控磨粒裸露高度,微磨料群等高性良好的磨粒可控排布砂轮样件。针对砂轮表面微磨料群如何排布更加合理,加工效果更好的问题,作者依据实际的磨削过程,建立了砂轮表面任意微磨料群的磨削轨迹方程,并利用MATLAB软件对砂轮上微磨料群的磨削轨迹进行仿真。给出了合理的微磨料群交错排布规则,并比较在磨料群总面积相同的情况下,具有不同微磨料群直径的砂轮磨削轨迹均匀性和致密性方面的优劣等,得出了较小微磨料群面积且排布较密的砂轮运动轨迹具有较好的均匀性和致密性的结论。在理论分析和试验研究的基础上,针对碳纤维复合材料干磨削加工易堵塞砂轮和产生磨削高温等问题,应用所研制的微磨料群可控排布砂轮进行了碳纤维复合材料的实际磨削试验,应用此种砂轮与传统的无序排布砂轮进行磨削对比试验,结果表明:微磨料群可控排布砂轮在降低磨削力、提高磨削加工质量及使用寿命上都要优于传统的无序排布砂轮。在此基础上研究了该种砂轮适合碳纤维复合材料干磨削加工的工艺参数和不同微磨料群排布的砂轮对磨削性能的影响规律,得出了磨削面积比为40%,且每个磨粒群能包含约4～6个磨粒的砂轮具有相对较好磨削性能的结论。