高速高精度是机械制造科学领域的主攻方向。越来越多的零件开始采用高速磨削加工技术进行生产。对具有种类多、高精度、高频响伺服控制要求的非圆零件加工来说,传统磨削加工方案难以满足要求。而以往椭圆等非圆截面零件的加工都是采用靠模法来实现,其精度无法与磨削相比较。但是随着高速高精度电主轴单元技术、高频响应直线电动机进给单元技术、砂轮制造技术、检测控制及运动控制等技术的不断进步,实现非圆零件的高速精密磨削加工的条件日趋成熟。本文全面综述了国内外高速、超高速磨削技术的发展趋势,并对电主轴技术、直线电动机、调速控制技术、数控技术等非圆磨削关键技术的研究现状进行了深入的分析。着重对以下研究内容进行了系统的理论分析和实验研究：(1)用PMAC-PC作为核心控制器,结合高速陶瓷轴承电主轴、直线电动机、检测技术、砂轮技术等,设计集成了一套高速数控磨削实验系统,首次实现了加工、测量一体化。分析了系统的稳态响应和暂态响应,并判定了该系统的稳定性；通过磨削数控系统仿真分析,表明该系统有良好的跟随性能。(2)自行研制开发了大功率、陶瓷轴承高速电主轴单元样机。通过高速电主轴有限元动力学与热特性分析、外圆磨削加工实验和动态性能测试表明,研制的陶瓷轴承电主轴单元性能稳定、可靠。(3)首次完成了对电主轴直接转矩控制系统设计的理论分析与仿真研究。研究表明,直接转矩控制能够直接而独立地控制转矩和磁通,从而能够使电主轴获得优良的动态特性。将直接转矩控制方法应用于高速电主轴驱动控制系统是可行的。(4)构建了基于PMAC的直线电动机伺服进给单元。分析了基于PMAC下直线电动机双闭环控制算法、伺服系统参数整定和调节方法、定位误差补偿技术等相关问题。实验研究表明该伺服系统定位精度高,完全满足磨削加工要求。(5)利用PMAC时基控制法,开发了一种新的非圆零件表面的精密磨削加工方法。建立了椭圆形零件的数学模型,通过实验研究,首次实现了对椭圆零件表面的磨削加工。通过以上的理论分析与实验研究表明,该高速数控磨削实验系统具有良好性能。为推动高速、高精度数控机床制造技术的发展打下坚实的基础。