近年来，随着我国机械、汽车、船舶、国防等产业的发展，致使自由曲面产品的需求量急剧上升。作为产品制造中关键部分的自由曲面精加工，它不仅是衡量一个国家制造行业的重要指标，并且对于提高国家制造行业的竞争力也具有重要意义。随着现代高科技技术的发展以及数控加工技术的日趋完善，已经基本可以实现自由曲面加工的自动化，但后续的研磨、抛光等光整加工工序仍需依赖人工完成。人工研抛的加工方法不仅效率低下、费时费力，还要求工人具有很高的技能，否则难以加工出高质量的工件。由于诸多加工技术的局限性，抑制了自由曲面加工技术的发展。因此，启用现代先进理论和开发新一代自由曲面超精密自动化生产设备和工具系统，促进自由曲面研抛超精密加工的质量和效率提高已经刻不容缓，且势在必行。目前实现研抛自动化的主要手段有两种：一种是依靠工业机器人设备开发的自动化研抛系统；另一种是依靠数控机床设备开发的自动化研抛系统。自动化研抛设备对保证工件精度、提高加工效率、降低人工强度等具有重大意义。本文提出了一种全新思路，以实现超精密抛光实验平台对自由曲面进行超精密研抛加工为目标，根据创成式构形理论建立了实验平台的三维模型，并对构成实验平台的硬件系统进行开发研究，最后搭建了自由曲面超精密抛光实验平台，为研究工作提供了设备保证。在此基础上，本文自主开发研制了一套新型工具系统，它可与工业机器人或超精密数控设备集成，根据自由曲面表面的几何信息和工艺信息来进行研抛加工。通过数据采集卡对压力传感器进行信号采集，启用MicrosoftVisual C++6.0编程控制软件实现加工过程中力值实时显示和存储功能。本文还搭建了研究工具系统研抛工艺参数的实验平台，启用Microsoft Visual C++6.0编程控制软件实现对电机主轴转速的实时控制，通过实验研究确定了在新型工具系统设备下的最佳研抛工艺参数，可加工出表面粗糙度为14nm左右的工件。本文的研究为数控设备用于自由曲面研抛提供了一种全新的途径，对提高我国自由曲面超精密加工制造业的水平具有十分重要的意义。