随着信息技术、电子技术、航空航天技术的发展,对加工技术的要求越来越高,对高效高精度低表面损伤的加工需求越来越多。现有的磨粒加工方法,大部分均为整体磨盘加工,很难实现高效高精无损伤的加工要求。本文提出了一种新的加工方法,单元体磨具磨粒加工方法。该方法可减少研磨过程中因游离磨粒粒径不等及磨粒出刃高度不同所引起的磨粒群切削深度差异,实现近等切削深度加工,加工工件在较高加工效率下实现高精小损伤加工。针对上述问题,本文对单元体模具高效研磨加工方法进行了以下几个方面的研究:分析和建立了单元体磨具磨粒群切削深度分布模型,通过阐述磨粒形状,对单元体磨具上磨粒受力模型进行了简化。采用纳米压痕技术对磨具弹性元件特性进行了测试,得到了表层磨粒在加载时的“加载-位移”特征。测试结果表明:加载时发生弹性变形。在此基础上,利用弹性力学理论分析了单颗磨粒的法向受力,得到了单颗磨粒切削深度与磨粒粒径、单元体的分布密度、弹性元件刚度,工件硬度等参数之间的相互关系。在单颗磨粒切削深度模型及磨粒群粒径基于数量基准分布的研究基础上,运用概率论统计方法建立起单元体磨具上磨粒群切削深度分布模型,从而为单元体磨具加工表面质量与加工效率的优化建立理论基础。通过计算机仿真的方法逐一分析论证了单元体磨具的(单元体的面积,弹性刚度)特性、加工工艺(加工载荷)等参数对单元体磨具上磨粒群切削深度分布的影响。采用适宜的工艺参数,进行了单元体磨具加工实验,并与同工艺条件下普通整体磨盘磨具加工进行了对比。研究表明,单元体磨具上磨粒群切削深度分布模型仿真结果与实验结果的分布趋势基本吻合,但模型的小切削深处的分析结果和实验结果还需要进一步提高。研究还表明,单元体的弹性刚度、分布密度对单元体上磨粒群切削深度分布总和影响比较大。另外以Al-3O-3磨粒为例进行分析对比,与同工艺参数的单元体磨具磨粒加工相比较,单元体磨具加工后的表面质量和所需时间优于整体普通磨盘,验证了单元体磨具磨粒加工的高效精密性。本文针对单元体磨具研磨加工过程中的磨粒群切削深度分布进行分析研究,研究表明,通过对单元体磨具的单元体分布密度,弹性刚度、加工载荷等合理设计,可以对材料元件进行高效的加工,这对单元体磨具的设计,制造和实际应用使一次有益的尝试。