磨削加工是非常重要的一种加工方法可以实现对零件的精密和超精密加工,所以对磨削所用砂轮的要求非常高。传统的超硬磨料砂轮表面的磨粒都是随机分布的,这样易造成磨粒的利用率不高,以及砂轮已发生堵塞造成砂轮的磨削力和磨削温度升高以及造成砂轮和工件的烧伤影响磨削质量。对磨粒进行有序化排布可以有效的改善上述问题,本文将植物籽粒的叶序排布应用到砂轮磨粒的排布上,提出了一种的新型的有序化排布砂轮即叶序排布砂轮,这对改善砂轮的磨削性能有重要的意义。本文首先对叶序理论进行了简单介绍。为了研究砂轮的磨削机理,设计了一种飞切块,利用光刻技术和复合电镀工艺将不同叶序系数的四个磨粒镀在飞切块的基体上制造出了四个磨粒按照叶序排布的飞切块,并按照相同的工艺制造出了四个磨粒按照矩阵排布和错位排布的飞切块。其次,从材料变形行为入手建立了单颗磨粒磨削时的磨削力模型,并对产生不同材料变形时所参与的磨粒数进行了统计,考虑了不同阶段的磨粒磨损从而建立叶序排布砂轮的磨削力模型。再次,进行了三种不同排布的圆柱面单颗磨粒和磨粒族砂轮磨削钛合金的磨削力实验,实验结果表明不论单颗磨粒还是磨粒族砂轮,叶序排布砂轮的磨削力小于错位排布砂轮,矩阵排布砂轮的磨削力最大。最后,利用制备出的四个磨粒按照不同排布的飞切块进行了单颗磨粒划擦实验,观察试件表面的划痕来研究材料的变形行为,进而认识整个砂轮的磨削机理。实验表明:随着磨削深度的增加材料的变形行为由滑擦到耕犁至最后产生切削作用;叶序排布的飞切块在磨削过程中产生切削的磨粒数多,错外排布的飞切块次之,矩阵排布的飞切块磨粒产生切削的少,根据尺寸效应对应着磨削力的大小正好相反。