现代光学系统正朝着超精密、大口径、非球面、离轴面的方向不断发展,对光学元件的要求越来越高。精密光学元件的广泛应用对超精密抛光领域的发展起到了重要的促进作用。由于高面形精度光学曲面元件的众多优点和战略地位,如何使用超精密抛光手段加工出表面质量优异的光学曲面元件已成为各国学者的重点研究方向。计算机控制光学表面成形技术(CCOS)作为超精密抛光的重要分支,应用广泛,技术相对成熟,加工精度和效率都很高。Preston方程和Hertz接触理论作为CCOS技术的理论基础经过几十年的验证而被大多数学者所认可。但在实际抛光加工中,轨迹的生成算法和轨迹的形式却因不同曲面曲率变化和工具头形状的不同而有着合理而不唯一的方案。本文的主要任务是深入研究轨迹的生成算法和轨迹的形式,针对回转非球面和离轴抛物面,提出合理且有针对性的抛光轨迹。本文研究内容包括以下几部分:1.CCOS技术一般在设定抛光压力和工具头速度等工艺参数的前提下通过控制工具头在轨迹点的驻留时间来控制轨迹点的去除量。而对于使用速度控制模式的机床,在移动抛光的过程中,控制主轴进给速度相比控制轨迹点的驻留时间更为精确。针对这种情况,本文推导了基于驻留长度积分法的移动抛光材料去除模型。2.很多轨迹的过渡区域往往由于被工具头多次抛光而超出预定抛光量,影响面形精度。针对扫描轨迹、Hilbert轨迹等含有直角拐角的轨迹,本文对球形工具头在直角过渡区域的去除量分三种情况进行研究,总结出了直角过渡区域的去除量模型。3.针对使用投影法将阿基米德螺旋线轨迹和同心圆轨迹投影到三维曲面上造成的相邻轨迹线空间行距不合理分布的问题,本文提出了等驻留长度轨迹生成算法,解决了非轨迹点的抛光量控制问题,并在回转非球面上规划了自适应空间行距螺旋线轨迹和自适应空间行距同心圆轨迹。4.针对离轴抛物面垂直高度和直径之比过大而不适合直接抛光的情况,本文应用了坐标变换法显著降低了垂直高度和直径之比,使得离轴抛物面易于抛光。针对离轴抛物面曲率变化的不对称性,本文规划了自适应空间行距椭圆轨迹。5.对离轴抛物面工件进行抛光实验,基于MATLAB软件建立抛光余量计算模型,并验证了自适应空间行距椭圆轨迹对离轴抛物面的抛光去除效果。