随着光学零件在各领域的广泛应用,对现代光学系统性能的要求在不断提高,现代光学零件正朝着非球面、轻质薄型、大相对口径等方向发展,并且为了解决特大型镜面的制造和安装等问题,拼接光学系统的发展越来越受到重视。对于此类大口径光学镜面的加工,边缘效应将会影响拼接后的镜面质量。边缘效应还会对加工效率和面形误差的一致性产生极为不利的影响,并且会减小光学零件的有效口径,从而影响光学系统的分辨率以及聚光本领等。目前常见的抛光技术如计算机控制成型技术、应力盘抛光技术、磁流变抛光技术、离子束成形技术等在控制边缘效应的过程中都有各自的缺点。球形磨头抛光技术具有加工精度高、工艺实现简单、成本低等显著特点,以及去除函数束径较小、稳定性较好、形状趋于高斯分布、定区域修形时不会对周围区域产生影响,使其具有较好的修正局部面形误差以及边缘效应的能力。论文的主要任务是深入研究球形磨头抛光技术的理论与工艺问题,以便有效解决大型光学镜面加工中出现的边缘效应问题。论文主要包括以下几个部分:1、结合Hertz接触理论的相关知识,分析了球形磨头抛光工件时接触区域的特征,包括接触区域形状、大小、压力分布等;在此基础上结合运动学和Preston方程,建立了球形磨头抛光工具的去除函数理论模型,并对理论模型进行了不同条件下的仿真分析。2、在对去除函数理论模型仿真分析的基础上,对球形磨头抛光工具的结构进行了简化,并对去除函数理论模型进行了实验验证;通过工艺实验研究了工艺参数(转速、压力)对球形磨头抛光去除效率、表面粗糙度的影响规律以及工件转速对去除函数的影响、抛光时间对去除函数稳定性的影响。3、对球形磨头抛光的修形能力和工艺特性进行了深入研究,选择了球形磨头抛光工具合适的加工和进给方式,分析了球形磨头抛光工具需要进行刀具补偿的原因,提出了一种新的球形磨头抛光工具加工路径,以及去除小尺度制造误差的方法。4、最后对两块典型样件──φ190mm微晶球面镜、φ290mm SiC抛物面镜进行了球形磨头抛光实验,得到了较好的加工结果,验证了球形磨头抛光技术的适用性以及去除边缘效应和局部面形误差的加工能力。