由于结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了重要的作用,能够有效地改善零件的机械性能,因此,研究规则结构化表面的磨削加工具有重要的意义。本文先从结构化表面的分类出发,列举了多种不同的凹坑、沟槽和凸台结构化表面,然后针对分类结果计算出相应的数学模型,再根据建立好的数学模型进行拓扑特征的提取与分析,最后通过提取的拓扑特征设计与制造拓扑磨削砂轮。在设计拓扑磨削砂轮时,从仿生学中的叶序排布理论出发,结合阵列排布和错位排布共同运用到了磨粒有序化排布超硬材料砂轮的制作中去。首先建立了工程化砂轮的数学模型以及运动轨迹方程,通过MATLAB仿真计算得出不同结构化表面所需要的边界条件和参数限定条件,再选择合适的拓扑参数仿真出来凹坑、沟槽和凸台结构化表面。采用电镀的方法对拓扑磨削砂轮进行制作,根据仿真参数设计并电镀出多种有序化排布砂轮和单颗磨削砂轮。在整个电镀工艺流程中,通过对电镀液的配比、磨粒等高性、掩膜孔尺寸、电镀电流取值、电镀工艺和条件、电镀砂轮后处理等大量实验数据的对比与分析,研究出一套完整的电镀超硬质砂轮的工艺流程,为后续的砂轮磨削实验打下了坚实的基础。在加工中心上完成了有序化排布超硬质砂轮的磨削实验,在数控铣床上完成了单颗磨粒砂轮的磨削实验。使用轮廓仪测量加工后的平面表面,分析加工后平面微观形貌的特征以及创成规律。验证了在仿真时加工参数对结构化表面形貌特征的影响规律,并在磨削实验中获得了预期的结构化表面。实验结果表明:使用拓扑磨削砂轮可以加工出来结构化凹坑、沟槽、凸台表面;使用不同形状的磨粒,可以根据要求获得不同截面形状的结构化表面,且参与磨削加工的有效切削面轮廓的横向长度越长,其加工后工件表面的毛刺隆起就越大;磨削深度越大,凹坑的长宽深就会越大,毛刺隆起就会越高;速度比越大,纵向排布越密集,凹坑的数量增加,凹坑的尺寸就会减小,毛刺隆起就会越低。