随着高端装备制造技术的快速发展,提高零件在不同服役场合的使役性能变得愈发重要。目前,在零件表面加出工特定的微结构可以有效解决该问题,但常用的加工方法存在加工效率低、应用范围小等缺点。于是,本文采用结构化砂轮磨削加工微结构的方法来解决上述问题,对此本文主要进行了如下工作:首先,为磨削出筋条、凸起和凹坑三种微结构,本文利用单点金刚石笔对砂轮进行了结构化修整。然后对修整后砂轮的三维模型进行几何分析,并利用得到的几何关系对结构化砂轮半径进行了理论求解。最后通过编写基于砂轮半径的运算程序,得到了结构化砂轮表面形貌的数值模型。此外,本文还通过建立函数的方法,分析了修整工艺参数对结构化砂轮表面形貌的影响趋势。随后,考虑平面磨削过程中砂轮、工件的运动关系,研究了结构化砂轮对工件表面的作用过程。根据磨粒与工件的干涉情况,以单颗磨粒的运动轨迹方程为基础,推导了微结构表面特征与修整、磨削工艺参数间的数学关系。同时,根据筋条微结构的形成原理,提出了凸起微结构表面的加工方法。接着,运用数值求解的方法,得到了微结构磨削表面特征与修整、磨削工艺参数间的关系。在此基础上,分析了工艺参数对微结构的种类、尺寸和分布密度的影响规律。同时,提出了一种基于磨粒空间运动轨迹的磨削表面形貌生成方法,得到了三种微结构磨削表面的数值形貌。最后,进行微结构表面磨削验证试验。利用数控磨床对砂轮进行结构化修整,并对阶梯轴工件进行外圆磨削。通过对工件取样测量,探究磨削工艺参数对微结构的影响规律,验证磨削表面形貌生成方法的正确性和磨削加工微结构的可行性。