高精度光学零件的加工过程一般包括磨削、研磨、粗抛以及确定性修形四个阶段。其中粗抛阶段的主要目标是快速去除磨削研磨阶段产生的损伤层,并在一定程度上提升面形精度和表面质量。为了提高粗抛效率,平面和球面工件一般采用大抛光盘对整个镜面进行全局抛光。但是对于非球面工件,由于工件表面各点曲率半径不一致,全局抛光方法无法应用,需采用小抛光盘进行局部抛光,该方法加工效率较低,并会引入较多中高频误差。本文在小工具局部抛光中引入高频振动,在此基础上研究振动辅助抛光在增大抛光效率、控制表面质量和抑制中高频误差等方面的作用,为非球面光学零件的快速粗抛提供理论和技术支持本文主要从以下几个方面展开研究:1.从理论上分析了振动辅助抛光的加工过程,通过建立单颗磨粒冲击工件的数学模型,分析了振动参数变化引起的硬脆材料的脆-塑去除方式转变机制。采用LY-DYNA软件对球形和锥形磨粒冲击工件的过程进行仿真分析,结果表明:随着振动参数的增强,磨粒切入深度增加,达到临界切削深度后产生裂纹脆性去除,从而能够实现工件材料的额外去除。2.在超声刀柄振动平台上开展了轴向振动辅助抛光实验研究,实验结果表明振动辅助抛光具有较高的材料去除效率,验证了理论分析及仿真的正确性。材料去除整体加工实验结果表明,选取大振幅大压深的工艺参数会获得较高的材料去除效率;而选取小振幅,小压深的工艺参数可以获得较好的表面质量。3.为了控制加工表面质量的完整性,一方面设计轴向非接触式振动辅助抛光实验,结果表明工件表面质量能够得到有效改善。另一方面从抛光力角度着手分析,发现振动辅助抛光过程带来的抛光力较小,因此加工过程带来的损伤较轻。实验结果表明振动辅助抛光加工无损伤样件没有引入新的损伤,同样加工带有明显损伤层的研磨件K9玻璃,损伤层深度改善效果优于无振动组。4.理论分析发现径向振动辅助抛光会提高去除效率,打乱加工路径进而增大抛光路径熵值,从而抑制中高频误差,而轴向振动辅助抛光不具有抑制中高频误差的能力。然后在实验平台上分别开展了径向和轴向振动辅助抛光抑制中高频误差实验,实验结果表明径向振动辅助抛光抑制中高频误差效果明显,而轴向振动辅助抛光不能抑制中高频误差,验证了理论分析的正确性。