科学技术的迅猛发展使得单晶硅、石英玻璃等硬脆材料在微小型零部件中的使用需求急剧扩大,同时对其尺寸精度以及表面质量的要求逐步提高。目前的微细磨削技术已能加工出硅基微小复杂结构零件,但还存在加工表面质量差、磨具使用寿命低、加工效率低等问题。由此,本文旨在通过化学-机械协同耦合作用解决单晶硅加工裂纹、崩边严重以及表面质量差等问题,提出化学机械磨削加工硅基微小硬脆材料的方法,研制化学机械磨削专用软磨料小径磨具,并对其磨削性能和磨削机理进行分析研究,论文所做的具体工作如下:（1）针对单晶硅的硬脆材料特性,利用单因素变化设计法以氧化铈以及氧化镁为磨料,设计了不同配方的软磨料小径磨具,并设计了相应的热压模具,同时制定了软磨料小径磨具的制作工艺,并通过单晶硅磨削试验对配方进行了优化设计。（2）利用自制的软磨料小径磨具对单晶硅进行了磨削实验,以表面显微形貌、表面粗糙度以及材料去除率为评价指标,对比分析了不同成分及其含量变化对磨具磨削效果的影响。结果表明,自制软磨料小径磨具可将加工出Ra=1.332nm的高质量表面。通过摩擦磨损试验探究了外加温度场对软磨料小径磨具化学机械磨削单晶硅材料去除率的影响。（3）考虑软磨料与单晶硅间的固固化学反应、工件表面软质反应层与软磨料接触的变形、自制软磨料磨具与工件间的运动关系、以及磨粒瞬间去除体积等因素,建立了软磨料化学机械磨削接触面积磨削力模型,并实验验证了模型的正确性。实验结果表明,软磨料磨具磨削时的塑性变形对切向磨削力有较大影响,磨具与工件之间的摩擦力在磨削力中起主导作用。（4）利用ABAQUS软件对自制软磨料小径磨具磨削单晶硅的温度分布进行有限元仿真分析。应用激光共聚焦拉曼显微镜检测磨削加工后的硅片表面以及磨屑,并根据检测结果分析磨削过程中软磨料磨具中的磨料、添加剂与硅片之间发生的固-固相化学反应。结果表明,自制软磨料小径磨具对硅片的去除包含化学反应去除以及机械去除两部分。建立了软磨料小径磨具端面磨削硅片时的材料去除模型。