随着社会的发展,以阀门球芯为代表的球形零件,在各行各业中拥有着广泛的应用。球阀是阀门中的典型,有着结构简单、使用方便的优点,球芯则是球阀中的重要零件。由于球阀密封性等要求高,因此对其球芯的表面质量及形状精度有极高要求,这给后续加工带来了困难。基于上述原因,改善球芯加工过程及后续检测手段已成为该行业的迫切需求。本文从球面磨削基本原理出发结合坐标变换等数学工具,按照理论分析和实验验证相结合的思路,对球度的在机测量及磨削加工参数进行研究,为实际加工提供参考。本文主要内容为以下几个部分:（1）使用最小二乘法建立了球坐标系下的球度评价数学模型,作为球度在机测量的评价算法。结合加工所用的精密加工中心,将千分表与经纬圆测量法相结合,建立球度的在机测量平台。设计三组实验进行验证,比较在机测量与离线测量结果,结果显示两者基本一致。最后,对测量方法进行误差分析,在机测量误差主要来自机床与转台的运动误差,在计算中可忽略不计;离线测量误差主要来源为测头运动方向,若测头沿接触点法线方向运动,误差可减为原来的3.7%。（2）通过机器人学与相关数学知识,对球面磨削纹路进行模拟仿真。结合球面磨削原理与坐标变换,计算得到磨削纹路的参数方程。使用MATLAB软件分别绘制理想状态及误差状态下的纹路仿真模拟图,总结出了纹路的基本特征及不同误差对纹路特征的影响。最后,分析误差对球度及表面粗糙度的影响,总结得到纹路与加工质量的关系。得出结论磨削纹路越密集,球度误差及表面粗糙度越低;若存在误差破坏磨削纹路,此类误差将提高球度误差及表面粗糙度。（3）针对磨削参数对加工质量影响,选择磨削转速比、磨头数量、工件半径三个参数为代表进行研究。首先,提出纹路间距的概念描述纹路密集程度。随后,利用上文所述纹路特征及纹路与加工质量的关系,以纹路间距为中间量,分析加工参数对加工质量的影响。设计实验对分析结果进行验证,实验结果与理论分析相符。最后,基于验证所得结果,从提高加工质量和节省加工时间两方面对实际加工提出指导性建议。