随着现代制造业对零部件加工精度、表面质量及加工效率要求的持续攀升，金刚石电镀砂轮作为精密磨削的关键工具，其性能提升备受瞩目。砂轮微观结构直接关联磨粒切削行为、切屑排出及冷却润滑效果，进而决定磨削加工成效。深入探究微观结构优化路径，对拓展金刚石电镀砂轮应用范畴、推动高端制造发展意义深远。
（一）金刚石磨粒分布
磨粒分布均匀度严重影响砂轮切削一致性。理想状态下，磨粒应在镀层表面呈均匀三维离散分布，避免团聚或稀疏区域。采用图像分析技术量化，均匀系数接近 1 时切削力波动小，利于稳定加工。例如在硬质合金刀具刃磨中，均匀分布磨粒确保刃口精度维持 ±0.005mm 内。
（二）镀层微观结构
镀层作为磨粒载体，其晶体结构、厚度及内应力至关重要。致密柱状晶结构提升结合力，适宜厚度（一般 20 - 50μm）平衡磨粒把持与容屑空间。高内应力易致镀层开裂、磨粒脱落，通过优化电镀工艺参数（如电流密度、镀液温度、pH 值）调控，像电流密度 2 - 3 A/dm² 时镀层质量优。
（三）砂轮孔隙率
孔隙是容屑、散热通道，合理孔隙率（常见 15% - 30%）依加工材料与工况定。金属加工需低孔隙保精度，石材加工要高孔隙防堵塞。采用添加造孔剂或调整电镀参数控制，实验显示 25% 孔隙率砂轮磨削花岗岩，材料去除率较 15% 孔隙率者高 20%。
（一）实验样本制备
设计多组砂轮试样，改变金刚石粒度（从 80/100 至 325/400）、磨粒浓度（25% - 100%）及镀层厚度，以不同电镀工艺参数成型。如制备低电流长时间镀覆砂轮探索精细镀层结构，用特殊搅拌装置辅助镀液流动得均匀磨粒分布样本。
（二）磨削实验设置
选典型加工材料（45 钢、不锈钢、碳化硅陶瓷等），在高精度磨床上开展平面磨削实验。以 Kistler 测力仪测磨削力，红外测温仪量磨削温度，轮廓仪检工件表面粗糙度，称重法算材料去除率，多参数综合评估性能。
（一）磨粒分布优化效果
均匀磨粒分布组较随机分布组，磨削力波动幅值降 30% - 40%，工件表面纹理更规整，粗糙度均值从 Ra0.8μm 减至 Ra0.4μm，因切削力均衡延缓砂轮磨损、稳定加工。
（二）镀层结构影响
致密镀层砂轮磨粒脱落率低 50% 以上，磨削高温（超 500℃）下仍稳固，对比疏松镀层，能在高速磨削（60m/s）维持尺寸精度，像加工航空叶片时保障型面精度。
（三）孔隙率作用
适配孔隙率砂轮依加工材而异，加工韧性金属，低孔隙率（15%）高材料去除率，达 10mm³/s；加工硬脆陶瓷，25% 孔隙率利于碎粒排出，表面裂纹减少 40%，提升工件完整性。
整合优化方案，构建高性能砂轮模型。先依加工需求定磨粒粒度（如超精磨选细粒 325/400）、浓度（约 75% 保切削刃密度）；再以复合电镀添微量元素（Ni-Co-Ti 合金）强化镀层，结合超声搅拌镀液均匀分布磨粒；最后控温、压等参数得理想孔隙率。实例验证，优化砂轮加工模具钢，寿命延长 80%，表面粗糙度达 Ra0.2μm 超精标准。
本研究系统解析金刚石电镀砂轮微观结构与磨削性能关联，确立优化准则。未来应深化跨尺度微观结构研究，融合微观模拟与宏观实验；拓展功能镀层研发，如自润滑、智能传感镀层；借助智能制造技术，实现微观结构精准、批量定制生产，助力制造业迈向更高精度、效率层级。
