针对应用于先进光学与生物医疗领域的超精密零件对镜面级表面质量的高效制造需求,本文提出了一种新型的具有复合结构的夹心弹性砂轮工具,对其磨削高性能S136模具钢的相关机理与工艺进行了系统地研究。论文主要研究内容如下:对夹心弹性砂轮工具进行了结构设计。该工具由砂轮基体、弹性层以及磨料层组成,通过在基体和磨料层之间加入弹性层以同时保证磨料层磨粒的把持性和工具所需弹性;此外,对该工具主要组成部分进行了相关性能分析。对砂轮与工件的接触问题进行了理论分析、仿真及实验验证,并根据仿真结果对砂轮结构进行了优化;对夹心弹性砂轮磨削加工及加工表面生成原理进行了分析;对夹心弹性砂轮的修整、对刀及加工冷却问题进行了试验研究并提出了适用的方法。对磨削工艺参数与S136模具钢加工后表面粗糙度和材料去除率之间的关系进行了试验研究。结果表明:1)材料去除率与砂轮转速、砂轮下压深度、磨粒粒径呈正相关、与进给速度及走刀行距呈负相关;表面粗糙度与砂轮转速、下压深度、磨粒粒径呈正相关;进给速度变化对表面粗糙度的影响较小;走刀行距过大过小都会造成粗糙度的增加;2)在一定磨削样本中探究了磨削去除深度与表面粗糙度之间的一般关系,结果表明随着实际去除深度增大,被加工工件表面粗糙度呈现增大的一般趋势,即当工件表面原始形貌刚好去除时,更容易得到低的粗糙度。对S136模具钢进行了全面域镜面磨削加工试验,一次加工即可将表面粗糙度由Ra 142 nm收敛至Ra 7.427 nm,被加工表面达到镜面,同时也实现了较高的材料去除率。试验结果证明了所提出的夹心弹性砂轮工具可以有效地应用于超精密零件的镜面级高效磨削加工。