变曲率沟槽加工方式作为一种新型的高精度球体加工方式,其优势在于解决高精度球体批量加工一致性问题。但是关于该加工方式下的球体运动特性及成球均匀性相关影响因素等方面的分析尚未完善。为此,本文主要从以下几个方面对变曲率沟槽加工方式下的成球均匀性开展研究:1.以几何运动学为理论基础,建立了变曲率沟槽加工方式下单个球体的速度平衡方程,求解相关球体运动特性参数。结果表明:在偏心等距螺旋线加工方式下,经过单个加工周期后,球体自转角可实现180°范围内连续变化,且加工轨迹全包络整个球面。2.综合考虑接触点的轨迹分布及其单次材料去除量,提出了一种以球度为评价指标的成球均匀性评价方法,并基于接触力学理论及局部高度选择性原则建立了接触点单次材料去除量的数学模型和相关参数的计算方法。采用MATLAB数值分析软件仿真球体在偏心等距螺旋线条件下的球度收敛过程。3.应用上述成球均匀性评价方法分析不同加工方式、加工参数对成球均匀性的影响。利用正交仿真实验对沟槽结构参数进行优化,得到一组较优的参数组合:槽型内角60°、槽型外角45°、槽间距系数约为1.5倍球径及偏心距约为3倍球径。由ANOVA因素权重分析可知槽间距系数对成球均匀性的影响最为显著(占比44.36%)。采用单因素实验仿真分析了压力和速度对成球均匀性的影响,结果表明单球接触点上所受的压力越大,球度收敛速度越快,但其球度饱和值也相应增大;当压力一定时,球度随研磨盘转速的提高呈先减后增的趋势。4.搭建了变曲率沟槽加工实验平台。通过成球轨迹定性观测实验,验证了该加工方式可实现单个加工周期内球体表面轨迹全包络。利用该平台进行关键工艺参数单因素实验及高精度球体加工实验,实验结果验证了所建仿真模型的有效性。上述理论与实验结果均可为生产实践提供相应指导。