随着社会的飞速发展,为了解决能源枯竭的危机,许多国家都投入了大量资金与人力来研制激光聚变装置。该装置对光学元件的数量需求十分庞大,这就要求在加工过程中不仅要控制加工过程中的损伤情况,而且要保证足够效率。现有光学元件的加工流程主要有磨削、研磨、粗抛、精抛修形4个阶段,研磨与粗抛过程中,又分为研磨均匀去除、研磨修形、粗抛均匀去除、粗抛修形,加工时间长,占整个加工流程的三分之一,难以应对激光聚变装置发展对光学元件提出的新挑战。本文主要针对现有工艺存在的效率较低,损伤高的情况进行优化,主要内容包括:(1)根据印压断裂理论建立研磨亚表面损伤层深度计算公式,以三体脆性去除磨粒为对象建立了材料去除效率模型,单因素仿真计算了效率损伤随工艺参数的变化规律,比较了金刚石与金刚砂两种磨料效率与损伤的优劣,并且通过模型指出尖锐角对效率与损伤的影响,讨论了磨料受力、磨粒数目的变化规律。通过实验验证模型的正确性,得出金刚石微粉效率比金刚砂高,损伤层小的结论。(2)总结现有工艺难以兼顾效率与损伤的关系,基于效率模型、损伤模型,提出损伤有效去除效率的概念,为寻找效率与损伤的最优点提供理论指导,仿真计算了损伤有效去除随工艺参数的变化规律,并且对个别因素进行实验验证。采用单因素组合的方式,基于损伤有效去除效率进行工艺规划,并进行相应实验。提出楔形透镜研磨过程高效低损伤的工艺流程,并且将其用于工程件加工,缩短了加工周期,面形达到要求。(3)基于Hertz接触理论建立了快速抛光过程材料去除效率模型,单因素仿真计算材料去除效率随工艺参数的变化规律,并且通过实验验证模型的正确性。对比混合磨料与氧化铈磨料,热吸收、表面粗糙度,得出混合磨料损伤低的结论。建立粗糙度模型,从机械的角度给出,混合磨料损伤低的原因,同时仿真计算了表面粗糙度随工艺参数的变化规律。基于现有要求,设计了快速抛光装置。本课题的研究有助于缩短光学元件加工周期,实现高效低损伤加工。