在航空航天业、模具制造业、汽车制造业和船舶制造业中，飞机发动机的叶片、模具的型腔、汽车前照灯的前罩和反射镜等零部件都是由曲面构成。目前，曲面零部件日益要求采用更硬的材料，而且要求有更高的形状精度。因此，数控磨削加工作为超硬零部件加工的最理想手段已经引起广泛的关注。但是，曲面零部件的磨削加工会受到砂轮的轮廓限制，如砂轮外圆的限制，即被磨削曲面的主曲率应小于砂轮外圆半径的倒数，砂轮宽度方向的廓形也限制了被加工曲面的曲率等。此外，零部件曲面的三维检测及形状误差的评价一直是实现曲面零部件精密加工的难题。 本文提出轴向进给数控磨削，着重分析磨削表面粗糙度的形成原理，研究工艺参数和砂轮出刃形貌对磨削表面粗糙度的影响。此外，建立在曲面的测量方法和形状精度评价模式的基础上，建立曲面的三维数字化模式、曲面形状误差的定义，进行了测量数据的处理和匹配，再对形状误差的形成及特点进行了研究。 在硬质钢的轴向进给数控磨削研究方面，首先，建立表面粗糙度形成的磨削模式，然后，采用≠}180金刚石砂轮进行磨削试验，目的是研究工艺参数对磨削表面粗糙度的影响。结果表明轴向进给数控磨削可以利用较粗的金刚石砂轮实现硬质钢的精密加工。试验结果显示，减小轴向进给速度可以降低磨削表面粗糙度，当进给速度小于50 mm/min时，磨削表面粗糙度可以达到40 nm以下。 在磨削曲面的形状精度研究方面，首先，进行椭球面的数控成型磨削试验;然后，采用球形探头和三坐标接触式检测方法采集磨削曲面的数据点阵，确定接触式检测的测量点数量、测量点的分布规划和检测路径规划，其次，进行三维数据处理研究，包括异常点处理、数据平滑和测头半径的补偿；再次，建立一种实用的曲面匹配方法，并与ICP匹配模式进行比较；最后，对得到的曲面形状误差进行分析，结果可为曲面数控包络成型磨削加工方式提出合理的改进策略。结果表明，形状误差PV值，三维触头半径补偿后为0.2025mm，比补偿前的0.2859mm降低了约29％。在本实验数据运算中，直接匹配法的形状误差PV值为0.3455mm，小于ICP算法的0.3813 mm，计算速度也快十几倍。形状误差分布说明砂轮宽度方向的廓形对数控磨削曲面形状至关重要。