自由曲面作为光电产品核心部件,能够极大地提高光电系统性能,并可极大缩减系统尺寸。随着主轴伺服等一些新兴技术被引入超精密机床制造当中,慢刀伺服车削技术成为一种超精密加工的重要方式之一。本文基于慢刀伺服车削技术,对车削原理、轨迹规划、刀具参数选择、刀具半径补偿算法以及加工误差的分析等几方面进行研究。概要如下:(1)通过对慢刀伺服车削原理、典型慢刀伺服机床布局以及各轴之间相互的运动关系的深入分析,基于动力学理论,简化机床的主要结构,分别建立工件动力学模型和刀具加工动力学模型;在假设无耦合的条件下,对系统的阶跃响应和冲击响应进行了分析,确定了系统稳定状态下的阻尼比。(2)基于慢刀伺服车削原理,通过对机床各部件的运动学特性分析,建立加工中各坐标系之间的相互关系。在刀具坐标系下,以不同截面与设计曲面相交的方法,研究了刀具参数与曲面之间的约束关系,提出最佳刀具参数的选择方案。(3)考虑机床伺服轴动态特性,基于复杂曲面慢刀伺服车削的刀具路径规划理论,研究了保证加工精度的刀位点修正方法。针对传统刀具半径补偿算法,提出了一种等距点的补偿算法,改进了传统算法的不足,实例证明该算法能有效提高曲面加工精度。(4)基于材料变形理论,运用对不规则平面凸区域面积的计算方法,得出切削区域的面积,推导出宏观切削力模型;对刀具受力情况进行分析,得出刀尖偏离工件回转中心时,切削结果的误差模型;通过数值模拟及实际试验的方法验证该模型,得到误差分布。