非球面光学零件设计自由度大,具有校正像差、改善像质、扩大视场以及增大作用距离等优点,在高新武器装备的光学系统中得到了大量使用,其中就包括了红外成像系统。红外材料非球面零件的制造精度对红外成像系统整体性能有直接的影响。当前常用红外材料非球面的加工手段主要有单点金刚石车削、超精密磨削以及各式抛光技术。为了实现多光谱CVD硫化锌非球面高效率、高精度的加工,本文遵循先进行非球面超精密磨削加工再进行数控抛光的工艺路线进行加工。发挥出上述工艺路线高效率特点的关键在于超精密磨削技术与抛光技术的合理衔接。针对当前问题,开发可集成于超精密机床的抛光技术,完成非球面的抛光显得尤为重要。本文搭建了用于加工的抛光单元,完成了基于超精密机床的轮式工具抛光系统建立。研究了采用表面结构化抛光轮加工多光谱硫化锌材料的抛光特性。建立了表面结构化抛光轮加工非球面的去除函数模型。采用基于超精密机床的轮式抛光技术完成了多光谱硫化锌非球面的抛光。主要研究工作如下:为非球面抛光建立了基于超精密机床的轮式工具抛光加工系统。通过仿真计算研究了对中位置误差源对抛光轮与工件表面接触点位置的影响规律。提出了抛光工具与工件主轴的对中方法。搭建了针对小型轮式工具表面成形与表面结构化的加工平台,设计了轮式工具表面结构与确定了表面结构加工方法。通过试验研究了轮式工具表面结构对材料去除效率的影响作用以及轮式工具抛光时的材料去除方式。通过试验研究了圆孔结构、直槽结构表面抛光轮的结构特征参数对表面粗糙度与材料去除效率的影响规律,并为多光谱硫化锌材料抛光确定了圆孔结构表面抛光轮作为加工工具。研究了以位置方式和以音圈电机施加抛光压力的两种方式下,表面结构化抛光轮的加工特性差异以及抛光轮磨损过程中的加工特性差异。两种方式对应的表面粗糙度数值接近。选择以音圈电机施加抛光压力的方式进行硫化锌抛光,可以获得更稳定的加工过程与加工质量。分析了表面结构化轮式工具与工件的接触形式,引入Winkler弹性基础来表示柔性抛光轮,视工件为刚性基础,建立了表面结构化轮式工具接触压力模型。在多种加工条件下对接触压力模型进行了试验验证。通过试验建立了材料去除效率分别与抛光压力和抛光线速度之间的拟合关系。针对采用轮式工具抛光多光谱硫化锌非球面,建立了去除函数模型。分析了加工轴对称工件时中心容易发生过切产生凹陷的原因,提出了通过控制抛光压力与工件转速的中心凹陷抑制方法,建立了压力控制方式模型,通过仿真计算进行最优压力控制方式的求解,并通过试验对中心凹陷抑制方法进行验证。通过逐次等厚加工试验研究了超精密磨削后的多光谱硫化锌表面粗糙度随抛光去除深度的变化规律。提出了基于均匀去除时运动速度控制来进行面形误差修正的方法,进行了多光谱硫化锌非球面均匀去除抛光与修形抛光,并实现了上述加工目标。多光谱硫化锌抛光后表面粗糙度较超精密磨削表面粗糙度显著下降。通过上述研究,实现了基于超精密机床采用结构化表面工具的轮式抛光技术进行多光谱CVD硫化锌非球面的抛光。