本文从研究磨削过程的控制和预测的角度入手，进行了砂轮地貌的建模与试验研究。目前，实际生产中使用的砂轮表面磨粒大都是随机排布的，由于砂轮与工件随机作用的不确定性，无法真正实现对磨削过程的控制和预测。因此，基于砂轮表面磨粒相对有序排布的思想，本文试图建立可按照不同加工要求优化砂轮地貌或者按照已有的砂轮地貌选择最佳磨削用量的砂轮地貌模型，以达到合理控制及有效预测磨削过程的目的。本文完成的主要工作如下：（1）本文通过确定磨削比能为目标函数，磨削弧区平均热流密度、表面粗糙度及容屑空间为约束函数，建立了可按照不同时加工要求优化砂轮地貌或者按照已有的砂轮地貌选择最佳磨削用量的砂轮地貌模型，此模型针对磨粒有序排布砂轮具有一定的通用性。（2）开展了单颗磨粒磨削试验研究，分析了在速比一定的条件下，普通磨削与高速磨削单颗磨削力的变化规律；同时，根据建立的单颗磨粒切向磨削力与单颗磨粒切厚间的关系式，确定了砂轮地貌模型中的待定参数。（3）针对磨削特点及设计的砂轮地貌参数，解析了砂轮地貌模型。同时，基于高速磨削及砂轮表面磨粒排布方式的特点，设计制作了单层钎焊CBN双联砂轮，即同一砂轮表面有两种不同类型的磨粒排布方式，并开展了高速磨削镍基高温合金GH4169试验研究，分析了不同磨粒排布方式对磨削力与磨削比能影响规律。根据单层钎焊CBN双联砂轮的地貌模型，求得了最佳磨削用量的解析解，并与试验结果进行对比分析，探讨了砂轮地貌模型的可靠性。