利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)制备的CVD金刚石砂轮是一种不含结合剂的新型磨削工具,砂轮表面的CVD金刚石镀层磨粒致密均匀,磨粒形状为规则的棱锥型,磨粒之间具有一定的容屑空间,单个磨粒晶形完整、磨粒尺寸小于8μm,磨粒突出高度均匀。所以在精密磨削领域中,相比于传统的结合剂金刚石砂轮,CVD金刚石砂轮磨削效率高、磨削表面质量更好、砂轮寿命长。特别是在精密磨削硬脆材料领域,CVD金刚石砂轮比传统结合剂砂轮更具有优势,具有广泛的应用前景。本课题开展了结构化CVD金刚石砂轮的表面结构设计及其磨削实验研究,利用MATLAB进行砂轮表面结构阵列的三维形貌设计,建立基于结构化砂轮的三维磨削纹理表面的数学模型,分析了不同磨削纹理的形成规律;利用脉冲激光对CVD金刚石砂轮表面进行了结构化加工研究,实现了结构化CVD金刚石砂轮的制备;在单晶硅和碳化钨表面进行磨削实验研究,获得了具有不同形貌特征的磨削纹理,并研究了不同工艺参数下的纹理变化规律。首先,建立结构化砂轮磨削纹理的理论模型,基于砂轮表面结构参数和磨削纹理形貌参数,建立从砂轮表面结构阵列到工件表面磨削纹理形貌的映射关系数学模型,利用MATLAB实现基于结构化砂轮的磨削纹理过程仿真,生成了磨削纹理的三维形貌,进而研究了砂轮表面结构设计参数、磨削运动参数、砂轮直径等因素对工件表面磨削纹理的影响规律,利用磨削纹理的形貌参数逆向设计砂轮表面结构阵列参数,最终建立了具有结构阵列砂轮的三维仿真模型。其次,对CVD金刚石砂轮进行了结构设计,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)等设备完成了CVD金刚石砂轮表面形貌的检测,通过CVD金刚石砂轮表面的脉冲激光烧蚀实验,获得了等效脉冲数与烧蚀阈值之间的函数关系,从而优化了CVD金刚石砂轮的激光结构化加工参数,最终基于设计结果制备了结构化CVD金刚石砂轮。最后,利用制备的结构化CVD金刚石砂轮在单晶硅和碳化钨表面进行了磨削纹理加工实验研究,通过改变参数获得了不同类型的磨削纹理,通过对比实验结果和仿真结果,验证了实验与仿真设计的一致性,实现了基于结构化CVD金刚石砂轮的特定纹理(微结构表面)加工。