超精密金刚石切削技术是为了现代科学技术的需求而发展起来的先进制造技术，在国防科技现代化和国民经济建设中发挥着至关重要的作用。它可用于复杂曲面和有特殊要求光学元件的加工，比如非球面镜、微棱镜阵列、微沟槽等。而随着制造业向着高增值高精度的方向发展，很多高价值性能的光学元件也向着具有微结构表面特征的、回转对称的复杂曲面的方向发展，因此，对于复杂曲面的超精密金刚石切削技术的研究就越来越重要。本文以复杂曲面的超精密金刚石切削技术为基础，着重对以下三个内容进行研究分析。首先研究了金刚石切削非球面的技术，分析非球面加工误差产生的原因和机理，同时介绍了非球面加工误差补偿方法，并讨论了X轴和Z轴偏心误差补偿对非球面模仁面型精度的影响。设计了非球面模仁的单点金刚石切削试验，对口径为46.5mm的非球面模仁进行切削加工，通过泰勒-霍普森PGI-1240轮廓测量仪测量非球面模仁的面型精度，得到了在没有经过补偿误差的非球面模仁的面型精度PVa=0.8040μm，经过X轴偏心误差补偿之后非球面模仁的面型精度PV_b=0.7151μm，而在经过X轴和Z轴偏心误差补偿之后非球面模仁的面型精度PV_c=0.5496μm。其次，对金刚石飞刀切削微结构表面技术进行深入研究，分析飞刀切削微结构表面的技术原理，并设计了夹具结构。选取了不同的主轴转速、切削深度、进给速度和金刚石刀具等切削试验参数，研究了它们对微结构表面质量的影响，并且进行了优化选取。在试验中采用天然金刚石刀具，主轴转速为500转/min、进给速度为10mm/min、切削深度为2μm的条件下得到的微结构表面质量较理想。并对飞刀切削微结构表面产生毛刺的机理进行了研究和讨论，同时分析了金刚石刀具磨损的影响。最后，研究了双曲面光学元件的慢刀伺服切削技术，介绍了慢刀伺服切削技术原理，探讨不同双曲面CNC编译程序算法对加工结果的影响。并对口径12mm的双曲面镍铜合金光学元件进行切削试验，双曲面的交叉基轴球面半径分别为R1₌7.5mm和R₂=9.5mm，最终通过泰勒-霍普森PGI-1240轮廓测量仪的测量，在基轴球面半径R₁=7.5mm的曲面上获得了PV=0.15μm的面型精度和Ra=3nm的表面粗糙度；在基轴球面半径R₂=9.5mm的曲面上获得了PV=0.1μm的面型精度和Ra=2nm的表面粗糙度。