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非回转对称曲面光学元件是常被作为现代光学和通信领域的关键部件,相比于传统的回转对称曲面光学元件,非回转对称曲面光学元件可以大大简化系统的构成,因此,被广泛应用于军事和民用的的各种系统中。但由于非回转对称曲面光学元件的加工精度往往要求较高,其加工至今仍然较为困难,而超精密车削加工是非球面光学元件加工的重要手段之一,因此,研究其加工理论具有重要的意义。本文重点对超精密车削加工非球面光学元件的刀具路径规划技术及相关问题进行研究分析,成功将等残留高度法刀具路径规划方法应用于超精密车削加工中,主要内容包括以下几个方面。对机床的组成及加工原理进行了说明,通过比较指出了快刀伺服车削与慢刀伺服车削的加工特点,定义了工件坐标系、机床坐标系、刀具坐标系及刀具定义坐标系并对四个坐标系的相互转换关系进行了推导。其次,介绍了金刚石刀具的特点及分类情况,对圆锥形后刀面刀具及圆柱形后刀面刀具的几何形状进行了重点分析,推导出了圆锥面方程、圆柱面方程及各自的前刀面方程和切削刃方程以及刀具坐标系与刀具定义坐标系原点在各坐标轴上的距离。紧接着对刀具前角、后角、刀尖圆弧半径及切削刃圆弧中心角的分析计算方法进行了说明并通过实例进行了验证。分析常用的刀具路径规划方法,通过比较选择了具体的加工策略及走刀形式,对刀触点的周向及径向离散方法进行了分析并指出了一些常用方法所存在的问题。紧接着,推导出等残留高度法中三种情况下的径向行距计算方法及刀触点和刀位点坐标的计算方法,并对考虑前角时的刀位点计算方法进行详细说明,然后,对刀位点生成算法进行了总结并通过实例进行了验证。推导出三次Bezier曲线拟合法在刀具路径表达式求解中的具体应用方法并得到刀具路径表达式,以此为基础推导出了主轴转速的求解方法,分析曲面的粗加工方法及粗加工仿真方法,推导出曲面的精加工仿真方法,通过实例分析验证了仿真方法及等残留高度法刀具路径规划方法的正确性。本文刀具路径规划成功兼顾了机床两直线轴的执行能力,从而可以充分发挥机床的加工能力,与此同时,本文所做工作可为进一步研究超精密车削加工非回转对称曲面方法提供帮助。