光学自由曲面是一类特殊的、具有不规则形貌的复杂表面。其应用于光学系统中可以改善性能,降低成本并减小系统尺寸,从而获取高质量的图像。近年来,在诸如光学,医学,光纤通信和生命科学等许多领域中越来越多地使用光学自由曲面。通过使用自由曲面这种非常紧凑的设计,可以实现更小的空间包络,使光学系统的重量更轻,可以减少光学系统中光学表面的数量,还可以减少集合像差。通过平衡和控制,更好的改善系统的光学性能,使其在国防、航空、电子仪器等领域中有着越来越广泛的应用。但是对其面型精度以及表面粗糙度的要求较高,需要达到微米甚至亚微米级别。因此,光学自由曲面的超精密加工变得越来越重要。慢刀伺服车削加工技术作为超精密数控制造技术的一种,为自由曲面器件光学表面的机械加工奠定了可靠的技术基础,是目前国际上的研究热点。本文主要针对慢刀伺服车削加工技术进行了研究,主要内容包括:(1)研究慢刀伺服车削过程中轨迹规划问题,分析慢刀伺服车削加工原理,分析常用的两种轨迹布点方法。提出基于预处理矩阵的求值方法,减少计算过程中求导的计算量,简化计算过程,并从插补点的稀疏情况与弓高误差两方面进行了仿真分析。(2)研究慢刀伺服车削过程中加减速规划问题。分析T型加减速与S型加减速控制方法的优缺点,针对加速度曲线与加加速度曲线存在突变能够导致机床产生冲击的问题,本文提出了五段S型余弦加减速控制方法,可以有效地减小机床的冲击。(3)进行慢刀伺服车削加工实验,设计并加工出正弦网格表面与微透镜阵列表面。对加工后的工件进行检测,得到工件表面的二维与三维形貌,并与设计值对比,验证了本文提出算法的有效性。