在能源、环境、军事、航天和航空等领域中,对高精密光学零件的需求正日益增加。光学自由曲面由于其特殊的曲面结构及其全新的光学设计理念,具有最大程度地简化系统结构、降低成本、校正误差、改善像质、扩大视场、改善光学系统性能等优点,光学自由曲面的这些突出优点使之逐渐成为新一代光学系统的核心器件。然而,由于光学自由曲面的复杂几何特征和光学特殊性,其设计、加工及评定均比普通光学表面及光学非球面难度大,这也限制了其在实际中的应用。因此开展光学自由曲面的加工、检测评定的研究已成为当务之急。本文即是基于光学自由曲面车削创成的加工表面几何形貌数据,分析评定其表面质量,并且通过对误差表面的分析,探究误差产生原因,为加工高精度光学自由曲面提供指导。本文将小波分析与功率谱分析有机地结合,以确定小波分解层数并重构三维加工表面,可使加工表面的误差成分准确分解、减少或抑制低频误差成分过度分解等问题,有利于面形误差与波纹度误差的评定。本文还讨论了小波基选择、边缘效应消除、以及小波分解算法问题。通过对自由曲面车削创成的理想三维加工表面形貌进行小波分解、提取表面粗糙度误差,验证了小波分析方法对自由曲面车削创成的加工表面形貌分析是行之有效的。本文利用一维和二维功率谱分析方法,对分解得到的各误差表面,尤其是中频、高频误差进行了分析,揭示了进给量和刀尖圆弧半径对表面粗糙度误差的影响规律,以及表面粗糙度误差的空间频率分布和表面纹理分布特征。本文构造了一个加工表面综合形貌数据,以验证利用小波分析获得表面形貌误差成分的准确性、以及小波基对误差分解的影响。研究表明：通过小波分析方法获得的误差成分满足评定要求；小波基的选择影响不同频率成分的误差分解精度,其中采用coif5小波可获得最佳的分解效果。本研究为光学自由曲面车削创成的加工表面形貌评价提供了参考,有助于推动光学自由曲面在实际生产中的广泛应用。