超精密平面光学元件广泛应用于激光惯性聚变约束装置、天文望远镜、强激光武器、生物医学成像与检测等方面。环形抛光作为大口径超精密平面光学元件加工的主要方法,在工业上应用广泛。在环形抛光加工中,沥青抛光盘是超精密平面光学元件的主要加工工具,其表面形状精度直接影响元件的加工精度。然而,由于抛光盘和元件表面均存在形状误差,且沥青抛光盘呈现超弹性、粘弹性的材料特性,使得元件与抛光盘接触界面的应力应变具有显著的非均匀分布特点,从而极大的影响元件面形的加工精度。本课题通过对抛光盘表面形状进行检测,确定抛光加工中抛光盘实际表面形状,并基于抛光盘的实际形状开展抛光盘表面形状修正方法研究,分别从全口径和子口径修正方面分析了抛光盘表面材料去除特性,从而确定出调整修正盘的相关修正参数与小工具局部修正结合的方法,以提高抛光盘表面形状精度。本文主要研究内容如下:1.确定抛光盘表面形状检测方法。分别从实验导轨、抛光盘旋转轴、盘面倾斜度等方面对检测方法中存在的系统误差进行分析,并针对各项误差进行修正补偿。同时,提出了一种机床导轨直线度误差检测的新方法,并通过实验验证该方法的可行性。最后,通过实验检测得到抛光盘实际表面形状。2.开展修正盘修正作用下抛光盘表面形状演变规律的研究。建立抛光盘与修正盘表面接触模型,仿真分析抛光盘表面接触区域的应力分布;建立抛光盘与修正盘的运动学模型,计算抛光盘与修正盘的相对运动速度。基于Preston方程,计算修正盘作用下抛光盘表面材料去除量分布。根据抛光盘实际表面形状,模拟分析在不同修正参数(修正盘-抛光盘圆心距、修正盘压力、抛光盘-修正盘转速比)下修正盘对抛光盘表面材料去除速率的影响,并分析抛光盘表面形状的演变规律。最后,通过实验验证了抛光盘材料去除量仿真结果的正确性。3.研究基于小工具的抛光盘表面形状误差修正方法。建立小工具与抛光盘材料去除模型,计算在小工具修正区域内抛光盘材料去除速率及抛光盘材料去除量分布。设计小工具修正实验,对比小工具修正前后抛光盘的表面形状,实验结果表明小工具能有效减小抛光盘表面形状误差。在此基础上,通过对修正盘与小工具修正方法的特点进行深入分析,发现两者分别在去除抛光盘表面锥度误差和平整度误差上效果显著,总结出将修正盘与小工具相结合的修正方法。