随着现代工业技术和高性能科技产品对零件加工精度、表面粗糙度和完整性、加工效率和批量化、质量稳定性的要求越来越高，磨削加工的作用日益重要。超高速磨削技术是优质与高效的完美结合，是磨削加工工艺的革命性变革。 本文概述了超高速磨削技术的发展状况及关键技术，阐述了超高速砂轮的概念及超高速砂轮设计的重要意义。以磨削原理、弹塑性力学及结晶动力学为理论基础，对超高速磨削过程中砂轮基体的磨削力、热应力和离心力进行分析，并建立了盘形砂轮基体的几何实体模型和受力模型。应用有限元方法对超高速磨削过程中砂轮基体的应力场进行模拟和分析，推导出了超高速砂轮的极限转速公式。比较系统的考查了砂轮几何参数、基体材料及中心结构的选择对砂轮基体应力场的影响。为超高速砂轮的结构设计提供了理论依据。 基于以上研究，从砂轮功耗、砂轮造价等角度论证了砂轮直径与主轴转速合理匹配的重要性以及合理匹配的方法。通过有限元软件ANSYS的APDL语言对超高速砂轮基体进行参数化建模，应用ANSYS的优化设计功能对超高速砂轮的基体结构进行优化设计，在砂轮直径与主轴合理匹配的基础上，以平均应力差最小为优化目标，获得了合理的超高速砂轮截面形状，从而建立了一种合理的超高速磨削砂轮的优化设计方法。 本文还论述了超高速磨削系统不平衡的因素及防范措施。对超高速磨削系统平衡等级精度的合理选择进行了理论分析，讨论了平衡等级G参数对不平衡离心力的影响。对采用优化设计方法开发研制出的薄层超高速CBN砂轮在东北大学超高速点磨削试验机床上进行了动态测试实验研究。