在科学技术高速发展的时代,各个热点领域对于自由曲面零件的精度要求越来越高,如生物医学、绿色能源和光学仪器等领域,因此,自由曲面的设计和加工成为了目前各国科技角逐的焦点,同时,自由曲面零件的质量和精度也是国家科学技术水平的重要体现。在自由曲面零件加工制造过程中,抛光过程直接决定了零件的表面精度与质量。目前,在确定性抛光理论的基础上计算机控制抛光技术可以对曲面抛光实现可预见性,这大大提高了抛光的质量和效率。本文从理论上研究不同抛光轨迹下的材料去除规律;基于微动抛光工具系统在理论上对其进行运动学分析;基于Simulink设计微动抛光工具系统的控制程序;应用simulink程序控制微动抛光工具系统进行抛光实验,验证不同抛光轨迹下材料去除规律和控制程序的可靠性。在实验过程中,工具头以不同抛光轨迹进行抛光主要由工具系统四组气动杆控制实现,因此,在运动学分析中主要研究不同抛光轨迹下四组气动杆的运动规律,研究的抛光轨迹分为直线抛光轨迹和曲线抛光轨迹,通过运动学分析得到两种抛光轨迹下气动杆变化规律。基于Simulink设计微动抛光工具系统的半实物仿真程序。编写控制程序中所需自定义S函数以及相应的TLC文件,通过代码生成将控制程序生成C代码,使得控制程序与硬件连接进而可以进行信息传输,根据硬件属性设置控制程序模块参数以达到控制效果。根据工程法整定改进后的PID控制参数,选出控制四组气动杆的最优PID参数。利用控制程序对微动抛光工具系统进行控制实验,实验分为直线轨迹抛光实验和曲线轨迹抛光实验,实验结束后对比理论与实际气动杆变化规律验证控制程序的可行性;分析实验工件的材料去除廓形和材料去除深度验证理论材料去除规律,其中,曲线轨迹抛光实验根据接触圆半径与轨迹圆半径的大小分为两组实验,分析轨迹半径大小对材料去除深度和廓形的影响;根据实验优化工具系统抛光力工作范围,提升微动抛光工具系统的抛光精度。