球磨機內部的鋼球是其主要研磨介質，鋼球在筒體內運轉有多種形式，通過對鋼球運動學的分析與研究，提高球磨機研磨效率是目前行之有效的改進方法。

當磨機內裝有一定數量的鋼球時，鋼球在磨機內有三種典型的運動狀態：瀉落式、拋落式和離心運轉。

瀉落式運動，即在磨機轉速不高時，全部球荷向上偏轉一定角度，其中每個鋼球都繞自己的軸線轉動。當球荷的傾斜角超過鋼球在球荷表面上的自然休止角時，鋼球即沿此斜坡滾下的運動狀態。這種運動狀態，礦料在鋼球間受到磨剝作用。

如果磨機的轉速足夠高，鋼球自轉著隨筒體內壁作圓曲線運動上升至一定高度，然后紛紛作拋物線下落。鋼球在底腳區強烈地翻滾。這種運動狀況叫做拋落式運動。在這種運動狀態下，礦料在圓曲線運動區受到鋼球的磨剝作用，在底腳區受到落下的鋼球的沖擊和強烈翻滾著的鋼球的磨剝。

倘若磨機的轉速高到超過某一臨界值，鋼球就貼在襯板上不再落下。這種狀態叫離心運轉。發生離心運轉時，礦料也是貼著襯板的。

若磨機內只有少量的鋼球，則鋼球不會做上述三種運動，只是在磨機內的較低點擺動。磨機內的鋼球發生拋落式運動或離心運轉以及鋼球的拋落高度等等，既決定于磨機的轉速，也決定于裝球量。在轉速為臨界值的75%時，裝球愈多，鋼球的拋落高度愈大。在轉速等于臨界值時，裝球率在40%以上才會發生離心運轉。