钢球作为球轴承的关键部件,其磨削质量的优劣直接影响到球轴承的工作性能。本课题从钢球光磨工艺中遇到的问题出发,提出了改善钢球磨削均匀性和磨削效率的新型钢球砂带磨削工艺,并对此工艺展开了一系列的理论研究和仿真试验,研究结果为生产实际提供了理论依据。课题首先研究了传统光球工艺机理,提出了砂带磨削具体方案并最终选择了旋转阻尼盘砂带磨削方案,在该方案下设计了简易的砂带磨床并进行了相关部件的设计。为了研究单个钢球磨削运动规律,将钢球视为刚体,运用高等动力学中的相关知识建立了钢球磨削模型,描述了钢球在磨削时的一般运动,分析了钢球在某一瞬时的受力状态,采用质心运动定理和动量矩定理推导出以钢球质心位置和欧拉角为广义变量的钢球磨削运动微分方程,用坐标变换的方法导出了磨削迹线方程。随着虚拟仿真技术的不断成熟,采用ADAMS动力学分析软件对砂带磨削单个钢球的功能模型进行仿真试验,得出了自转角速度、钢球姿态角随时间的变化曲线,绘制了钢球表面的磨削迹线,证明新工艺在磨削均匀性上优于传统工艺。仿真还得出砂带线速度和阻尼盘转速的变化对钢球自转角速度的影响,为合理选择砂带线速度和阻尼盘转速提供了依据。在探讨磨削机理的时候,分析了磨粒在砂带表面的分布及磨削过程,建立了单个磨粒的圆锥体模型,基于该模型推导出了整个钢球受到的磨削力。提出了磨削效率评价方法,分析了磨削效率影响因素。此外,还对磨削热的来源和组成、砂带磨损形式和寿命进行了研究,提出了延长砂带寿命的措施。最后,从微观角度对钢球磨削过程进行简化,建立了微观磨粒磨削钢球的模型,借助有限元分析软件Deform-2D对磨削过程进行了数值模拟,研究了钢球表面微屑的形成和折断机理。通过仿真试验,获得了磨粒磨削过程中磨削力的变化趋势及钢球内部的应力场、应变场、节点位移和速度、主应力及温度场的分布云图。改变磨粒前角分别进行仿真实验,得出了不同磨粒前角下的钢球成屑过程,磨削力大小,磨削区温度场分布,分析了前角对以上各指标的影响,深入研究了钢球磨削微观机理。