现有高精度球体加工方法中,由于传统V形槽磨盘方式的磨盘沟槽为同心圆,使得球坯在加工过程中自转角是一个固定值。因此加工球上的研磨轨迹为三个同心圆环,球坯需要借助外力来调整自转角,使自转角随机变化,从而实现球坯表面均匀研磨。而自转角主动控制方式虽然能够实现自转角在0°到360°之间不断连续变化,但是其实现手段相当复杂,并且整机只有一道V形槽,因此可加工球坯的数量相当有限。本文提出新的方法,即一种变曲率沟槽磨盘高精度球体加工方法,实现球体表面的均匀研磨,且装球量大,提高了加工效率。通过这种方法的研究能够解决以上两种方法的不足之处。另一方面,分析变曲率沟槽磨盘方式的加工原理,设计了配合变曲率沟槽的循环加工系统。希望通循环过加工系统的研制,为变曲率沟槽加工提供更多研究依据,为最终实现变曲率沟槽加工方式的生产应用奠定基础。对于这种新型循环加工方式,本文的主要工作包括以下几个方面:(1)分析变曲率沟槽磨盘加工方式下加工球的运动形式,获得球体自转角、自转角速度以及公转角速度的数学公式。建立球面研磨轨迹计算方法,分析发现单个周期内该方式能够实现能够实现研磨轨迹球体表面全包络。(2)提出了能够让从磨盘边缘滚出的加工球依次再回到磨盘中心开始下一轮研磨加工的循环输送机构,即出球机构与输送机构。经过理论分析,循环输送机构主要解决了两个配合变曲率沟槽加工方式的重要问题:一是不打乱每个球坯的加工顺序,尽可能得保持加工的批一致性。二是克服球体重力,在少碰撞的情况下,将球坯输送回磨盘中心。(3)提出了能够让磨盘稳定加工,并使加工球平稳进出的加压机构。通过分析压力加载精度的影响因素,优化设计加压机构。(4)实验探索变曲率沟槽循环加工方式下高精度球体的加工情况,实验结果表明表面粗糙度均值为0.0096μm,平均球形误差达到0.09μm,一致性达到了 0.17μm,已经达到了 G5级球的标准。同时设计加工对比实验,分析比较该方式与传统V形槽加工方式的加工结果,相同时间内,本研磨方式在加工效率以及加工一致性均优于传统V形槽。