现代光学技术的发展使得非球面光学元件在光学系统中被广泛应用,而大型非球面镜的加工更是折射出一个国家的综合科技实力。非球面磨削成型作为大型非球面加工的一个不可或缺的阶段,其加工精度与表面质量直接影响到非球面加工的总体效率。本文基于自研AOCMT光学加工机床,针对非球面磨削成型阶段的理论与工艺做了研究。主要内容与创新点如下: 1.介绍了非球面磨削成型的常用加工方式,给出了非球面磨削成型的统一数学模型;针对轴对称非球面和离轴非球面建立了磨削的具体几何模型,并通过实验验证了模型的正确性;分析了非球面磨削成型过程中的残留误差,推导了避免过切的数学条件。 2.介绍了非球面复合加工机床AOCMT,给出了其各项指标;基于AOCMT运用多体系统理论分析了所有几何误差对于工件面形误差的影响,建立了统一的数学模型;针对主要误差源建立实用的误差模型,计算出它们对面形误差的传递函数,并进行了仿真研究。 3.研究了非球面在位测量的方法,阐述了形位误差评定的国内外研究现状,介绍了形位误差评定软件WLEE;介绍了采用软件误差补偿时数控指令的两种修正方法并将其用于非球面的补偿加工,推导了补偿的数学模型并分别进行了实验验证,估计出补偿加工合适的加权系数。 4.基于非球面磨削成型的加工特点,总结了选择合适的砂轮以及加工参数的办法;给出了非球面磨削的工艺流程;解决非球面磨削成型阶段砂轮的对刀问题;探讨影响非球面磨削加工精度的其他因素,并进行了实验验证。