镍基高温合金具有高强度、热稳定性和抗疲劳性等优异特点,被广泛应用于航天领域,但该材料的导热性能差,磨削加工时,热量易聚集在磨削区引起零件磨削烧伤、砂轮快速磨损等问题,降低了磨削加工效率,影响了磨削质量。传统上常在加工区注入尽可能多的冷却液,对弧区进行强制冷却。但随着磨削速度的提高,砂轮周边容易形成气障层,阻碍磨削液进入磨削弧区,无法起到高效的换热作用。因此,研发高效的磨削冷却技术具有重要的理论意义和实用价值。本文基于加压内冷却技术、断续磨削技术及离心力的作用,研制出加压内冷却碗型开槽砂轮,通过对弧形流道的设计,使冷却液以较大的出口速度实现对磨削弧区的快速冷却。本文的主要研究内容如下:(1)基于加压内冷却砂轮的工作原理,对砂轮的内部流道进行了结构设计,建立了弧形流道的曲线方程,对弧形流道进行合理的布置,确定了加压内冷却砂轮的基本尺寸。对比了直形流道结构与弧形流道结构下的砂轮内部流体流动特性。绘制了砂轮基体的加工图纸,搭建了砂轮的整体装配模型。(2)建立了砂轮的内流道流场模型,应用ANSYS Fluent模拟加压内冷却砂轮内部流场的压力分布与速度分布,对影响流动特性的主要结构参数即流道切开角、流道直径进行了结构优化。将砂轮基体3D打印成形,验证砂轮的密封性能及流道结构。(3)基于热源法建立了平面磨削的温度场模型,分析了加压内冷却砂轮在磨削时热量的传递过程,研究了弧区温度随热流密度、冷却液压力及砂轮转速的变化趋势,同时对比了弧形流道结构与直形流道结构在不同热流密度下对砂轮弧区温度的影响。(4)对砂轮基体及夹具等进行了制备,合理的选取了磨粒的种类及制备工艺。在相同冷却液压力下,进行了砂轮的喷射实验研究,分析了直形流道结构与弧形流道结构下冷却液的喷射情况。开展磨削镍基高温合金的实验研究,测量了磨削力、磨削温度和表面粗糙度,观察已加工工件的表面形貌,在相同的磨削参数下,分析在不同入口压力下直形流道结构与弧形流道结构的砂轮加工性能。同时将实验所测的数据和模拟结果进行对比,分析不同热流密度下的磨削温度,验证了温度场模型的正确性。