随着制造技术的飞速发展，磨削加工技术已成为现代制造业中实现精密及超精密加工最有效的加工方法，在实际生产中得到了广泛的应用。传统砂轮表面的磨粒呈随机分布状态，磨削加工过程中真正参与磨削的有效磨粒数只占磨粒总数的很小一部分，而且砂轮表面不能形成良好的容屑空间以便于磨屑的排出及冷却液的流动，从而导致了磨削过程中砂轮易阻塞、磨削温度较高，并且不宜采用较大的磨削深度，限制了磨削的加工效率。因此，如何使砂轮表面的磨粒规则有序的排布从而提高砂轮的磨削性能及磨削效率，成为磨削领域关注的热点问题。本文首先将植物学中的叶序理论与磨削理论相结合，提出了一种新型的磨粒有序化排布方法，分析了叶序参数对磨粒排布的影响，并选择合适的叶序参数设计出磨粒叶序排布砂轮。其次分析了叶序生长系数与叶序排布显著斜列线对数之间的关系，并讨论了不同磨削条件下单颗磨粒的磨削有效率，对单颗磨粒的理论平均未变形切削厚度进行了修正。根据砂轮在磨削过程中的动态有效磨粒数及单颗磨粒的磨削力，建立了磨粒叶序排布砂轮的磨削力数学模型。然后详细介绍了磨粒叶序排布砂轮的制备过程，其中的关键是叶序掩膜的制备及选用合适的上砂方法。本文利用光刻技术，选择合适的曝光时间制备出良好的叶序掩膜，同时采用分段上砂的方法，获得了较高的上砂率。最后利用有限元仿真软件DEFORM-3D对砂轮的磨削力进行仿真分析。通过对相同磨削条件下不同生长系数的叶序砂轮的磨削力进行仿真，结果表明：随着生长系数的增大砂轮磨削力逐渐降低。通过改变某一磨削参数（砂轮速度vs、工件速度vw、磨削厚度ap）对叶序砂轮、无序砂轮以及其他有序砂轮（阵列排布、错位排布）分别进行磨削力的仿真对比，结果表明：相同磨削条件下叶序砂轮的磨削力小于无序砂轮，但与其他有序排布砂轮相差不大。