精密机械的运转常使用轴承,而轴承球、陶瓷球是轴承的主要元件之一,精密球在精密工程领域发挥着重要作用。然而,成球机理不完善、加工效率低的传统研磨方式越来越不能适应当代科技发展需求。为克服上述不利因素,本研究中心独创性提出双自转研磨方式,它继承了自转角主动控制研磨方式的研磨均匀性优点,使研磨轨迹点在球上分布均匀。为定量评价双自转研磨方式的研磨均匀性,对球坯和研磨盘接触点上的基本材料去除率进行了研究,即单位接触面积,单位力作用,单位相对速度条件下的材料去除量。运用有限元法计算得到轴承钢球和上研磨盘之间的接触应力,由接触应力分别设计了不同加工载荷和转速的轴承钢平面研磨实验,得出材料的基本去除率,作为仿真中球和盘接触点上的材料去除率,为定量评价双自转研磨方式的均匀性奠定了前提条件。本文还对几种不同类型的研磨方式进行了力学特性的分析,得出了双自转研磨方式下的球坯运动方程,根据球坯的运动方程,计算出研磨轨迹,并用计算机仿真精密球球面研磨轨迹的分布。为了进一步对研磨均匀性做定量化分析,提出了对精密球进行网格划分的评价方式,将平面研磨实验得出的轴承钢材料去除规则应用到仿真中,分析双自转研磨方式的研磨均匀性。最后从研磨均匀性角度比较了新型研磨方式和传统研磨方式的区别,并分析了影响研磨均匀性的一些机构参数。为验证双自转研磨方式的研磨均匀性,选取仿真后几组工艺参数组合,在磨球机上进行了研磨均匀性试验研究。在试验过程中,以研磨后的球形偏差为评价指标,验证以上几组组合条件下的研磨均匀性。仿真结果和试验结果表明,在双自转研磨方式下,球坯表面能均匀研磨,且研磨盘转速和加工载荷都对球度有较大影响。最后通过建立研磨过程中单球球形误差修正过程、球坯滑动和碰撞等模型,对研磨成球过程中成球机理及影响因素进行了分析。并探讨了材料去除、设备精度、研磨盘端跳等因素对研磨成球的影响。