现代大型光学系统在天文观测、空间观测等方面的应用越来越多。大口径非球面反射主镜作为大型光学系统的核心元件之一,其需求量也在与日剧增。反射主镜的口径直接决定着光学系统的通光口径,口径越大,系统的集光能力越强,分辨能力也越高。因此,现代大型光学系统的主镜口径越来越大,单块主镜口径最大达到8.4m,拼接主镜口径最大达到39m。而且随着应用的发展,对主镜面形加工精度和加工效率的要求也越来越高。能动磨盘加工技术作为一种高效的大口径非球面主镜加工方法具有很大的应用前景。本文在现有能动磨盘加工技术研究成果的基础上,针对加工大口径非球面中的一些关键技术开展了深入的研究。主要在以下几个研究方面取得了突破性进展：(1)运用齐次坐标变换理论分析了能动磨盘加工任意二次非球面时所需实时变形量的计算方法,分析了能动磨盘所需最大变形速度与磨盘偏心距、工件转速和磨盘转速的关系,为能动磨盘加工任意二次非球面时的变形控制提供了基础。(2)建立了能动磨盘研磨和抛光期间磨盘与工件接触的有限元模型,分析了磨盘在工件内部区域和在外边缘部分悬空时接触面上的压强分布情况。在国内率先采用TekScan公司的薄膜压强分布测量系统对研磨和抛光期间接触面上的压强分布进行了测量,并与仿真结果进行对比。理论仿真与实验测量得到的压强分布是相互吻合的,解决了以往难以正确描述磨盘与工件间压力分布的难题,为后续的材料去除函数和边缘效应研究提供了依据。(3)根据能动磨盘的运动规律建立了环带材料去除函数的数学模型。分析了非均匀压强分布对去除函数的影响,结果表明其会改变去除函数的形状。分析了磨盘底面沟槽排布情况对去除函数的影响,结果表明环状沟槽会使去除函数产生高频分量,而网格状沟槽对去除函数的影响较小。分析了磨盘-工件转速比对去除函数的影响,结果表明通过改变转速比可以一定程度调整去除函数的形状,并据此提出了能动磨盘加工工艺的优化方法。设计并开展了能动磨盘环带去除函数的实验研究,实验得到的去除函数与模型预测值吻合很好,验证了理论模型的正确性。(4)提出了采用等效压强参数模型和有限元仿真结果两种方法来描述磨盘在工件边缘处时的接触面压强分布情况。设计并开展了边缘材料去除函数的实验研究,并根据实验数据对参数模型和有限元模型进行拟合和验证。实验结果表明参数模型和有限元模型均可以很好地描述边缘材料去除规律,两者的模型拟合误差均在16%以下,相比之前的Skin模型(30%)有了很大的提高。(5)研究了基于磨盘压力控制和驻留时间控制的二维加工方法,并进行了相应的仿真和实验。仿真结果表明磨盘压力控制法对去除像散状面形误差效果明显,且由于工件在转动,其材料去除效率较高,但加工后的面形中高频残差较大；驻留时间控制法对像散状误差、离轴误差以及复杂面形误差都有很好的去除效果,且加工后的面形中高频残差较小,但由于工件不转动,其材料去除效率较低。基于驻留时间控制的二维加工法成功地应用于1.8m主镜的抛光中,有效地去除了镜面的复杂非旋转对称面形误差,缩短了加工周期。本文的研究成果均成功地应用到1.8mf/1.5双曲面轻质主镜的研磨抛光中。研磨加工主要采用能动磨盘的旋转对称加工模式,累计加工时间为116小时,面形误差从PV90.5μm, RMS23.3μm收敛到PV11.7μm, RMS2.1μm。抛光加工采用了能动磨盘旋转对称加工和驻留时间控制二维加工两种加工模式,累计加工时长约375小时。镜面面形误差达收敛到PV125nm, RMS13.5nm。所获得的研究成果和经验可以直接应用到4mf/1.5抛物面轻质主镜的光学加工中。