为了在线预测硬脆材料磨削加工引起的亚表面损伤深度, 本文利用概率统计法对磨粒高度进行分析, 建立了刀具切削力与亚表层裂纹扩展深度之间的理论关系模型。首先, 基于硬脆材料的压痕断裂力学理论, 分析了中位裂纹扩展长度与磨粒压痕深度之间的内在关联。随后, 对刀具端面边缘的磨粒数目进行了数理统计, 建立了刀具切削力与单个磨粒切削深度之间的理论关系。在此基础上, 提出了工件亚表层损伤深度的在线预测模型SSDmax=1.284×SSDmaxtheo－36.23, 并结合BK7玻璃的实际磨削实验验证了其正确性。通过对比实验结果与理论模型的预测结果发现, 该方法可以在线、准确地预测磨削加工引起的工件亚表层损伤深度。

采用正交实验法制备选区激光熔化钴铬合金成型件, 研究激光功率P、扫描速度v、铺粉厚度h和扫描间距d四个工艺参数对选区激光熔化成型件致密度的影响规律和孔隙缺陷的形成机理。研究结果表明, 四个工艺参数中, 铺粉厚度对SLM成型件致密度影响最大, 在工艺参数P＝170 W, v＝500mm/s, h＝0.03 mm, d＝0.06 mm条件下, 成型件致密度最高达96.59%。另外, 成型件孔隙缺陷的形态分布与其致密度大小密切相关, 成型件内部孔隙缺陷主要分为两类: 不规则形匙孔和圆形气孔。前者尺寸较大, 由球化效应、粉末熔化凝固的体积皱缩效应等引起的部分底层粉末未充分熔化造成; 后者尺寸微小, 主要由熔池凝固太快造成的内部氮气和低熔点物质气化形成的气体不能及时排出引起。采用减小铺粉厚度的方法可以有效消除匙孔缺陷, 成型前对基板预热可以减少气孔缺陷的出现。

基于压痕断裂力学理论, 建立了工件表面粗糙度与亚表层损伤深度的理论关系模型, 用于预测磨削加工脆性光学材料引起的亚表层损伤深度。利用磁流变角度抛光技术检测了不同磨削加工工艺条件下亚表层的损伤深度, 验证了理论模型的正确性。分析了加工工艺参数对工件表面粗糙度及亚表层损伤深度的影响规律, 提出了提高材料去除率的磨削加工工艺方案。分析结果表明：脆性材料工件的亚表层损伤深度与工件的表面粗糙度呈非线性单调递增关系。工件亚表层损伤深度及工件表面粗糙度均随着切削深度和进给速度的增加而增加, 随着主轴转速的增加而减小。对比实验结果与理论模型预测结果表明, 提出的模型可以准确、无损伤地的预测磨削加工引起的工件亚表层损伤深度。