Los agujeros carburizados procesados por rectificado interno ordinario son propensos a quemarse, agrietarse y tener baja eficiencia. El esmerilado tiene una eficiencia de mecanizado y un efecto de enfriamiento superiores en comparación con el rectificado interno tradicional. En este artículo, aplicamos de manera innovadora el esmerilado al rectificado de agujeros carburizados y proponemos un esquema de optimización efectivo para mejorar el acabado superficial de los agujeros carburizados. Establecimos un sistema experimental para explorar la ley de influencia de la velocidad de rotación de la cabeza de esmerilado, la velocidad de reciprocación axial, el tamaño de grano y la profundidad de esmerilado única en la rugosidad superficial. Basándonos en la correlación gris y el método de superficie de respuesta, proponemos un método para optimizar los parámetros de esmerilado de agujeros carburizados y establecemos un modelo de predicción, que tiene un valor R de 0.9887, lo que indica que el modelo se ajusta bien. Verificamos la validez del modelo mediante el error cuadrático medio de 0.012 entre los valores medidos y calculados. Basándonos en el modelo, se obtienen y verifican experimentalmente los parámetros óptimos de rugosidad (Ra). En comparación con los parámetros originales de esmerilado, la calidad de la rugosidad superficial se mejora en un 25.8%. Esto demuestra que el proceso de esmerilado optimizado basado en el método GRA-RSM mejora significativamente la calidad superficial de los agujeros carburizados.