非球面具有优异的光学性能,可以很好地矫正光学系统像差,提高成像质量,在大视场、大相对孔径的光学系统中应用越来越广泛。目前五轴机床数控磨削仍然是制造非球面的主要手段之一。五轴数控加工依赖于CAM软件进行前置处理和后置处理生成数控代码,数据处理工序多且耗时长,导致非球面加工周期变长;此外在加工过程中存在的软件参数设置出错、工艺参数设置不合理和误差分析不明确等问题,在一定程度上制约了非球面的发展和应用,为了使非球面数控加工流程化和规范化,开发了基于双转台五轴机床的非球面加工软件,针对加工过程中的相关问题进行深入分析,具体内容如下:(1)基于HAAS-UMC750 B-C双转台五轴数控机床,分析了机床的运动链结构,通过坐标矩阵变换建立了机床坐标系、刀具坐标系和工件坐标系之间的关系,针对坐标变换算法的复杂性,提出矢量法计算非球面刀位点数学模型,最后通过磨削实验验证刀位点算法的正确性。(2)对广泛应用的非球面进行曲面划分规划砂轮轨迹。针对旋转对称非球面,传统等弧长和等角度螺旋线轨迹算法存在明显的弊端,本文结合两种算法的优点进行混合离散获取砂轮轨迹;针对离轴非球面选取光栅线进行轨迹规划,并通过实例介绍砂轮轨迹的生成步骤和方法;针对等高离轴非球面,提出了辅助圆计算坐标变换角度的算法,在此基础上提出新的砂轮轨迹点规划方法,最后通过磨削实验验证该算法的可行性。(3)介绍了范成法磨削球面的原理,在此基础上开发了最接近球面加工软件;整合刀位点和砂轮轨迹算法开发了非球面面形加工软件,并介绍了软件的刀位点轨迹生成、数控代码生成和误差补偿模块的功能,通过算例介绍了开发的离轴非球面和等高离轴非球面加工软件,最后使用软件生成数控代码磨削望远离轴主镜,验证了编写的软件正确性和实用性。(4)分析了非球面数控加工中可能存在的误差源,并针对加工中存在的对刀误差、装调误差和砂轮参数误差等问题进行研究,从理论上分析了对刀误差对非球面面形误差分布的影响;通过实验探究装调误差和砂轮参数误差对非球面面形误差分布的影响,根据理论分析和实验探究的结果,绘制了各种误差造成的面形误差分布图,为后续的非球面加工提供经验和技术支撑。