为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律，建立球面滚子运动学模型进行仿真计算，并基于Preston方程建立了材料去除模型，推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布，然后开展球面滚子研磨试验。结果表明：相对滑动率与仿真值的误差为8.79%～12.29%;极差百分比与滑动率修正的仿真值误差为11.2%～17.1%,且研磨后球面滚子的圆度误差最小值为0.78μm;滚动面纹理方向偏角存在差异分布并与表面粗糙度成正相关。试验结果证实了运动学仿真分析的准确性，对提高轴套式球面滚子研磨工艺的圆度误差和表面粗糙度具有指导意义。