在现代光学加工中,小磨头数控抛光具有广泛的应用,由于加工效果好、使用成本低等诸多优势,其在衔接研磨工艺和高精度修形工艺,如磁流变抛光和离子束修形之间起着举足轻重的作用,但其也有局限性,如去除函数不稳定、存在亚表面损伤、边缘效应等,这些问题极大地限制了它的发展。提高小磨头抛光的稳定性和误差抑制能力不但可以大幅减少加工时间、提高加工效率,对光学零件的最终精度也有很重要的影响。国内外很多学者对提高小磨头的加工能力的研究都比较分散,本文从常用的抛光垫材料沥青出发,根据抛光的材料去除模型,分析了沥青针入度性质的重要性,通过喷淋系统对其加以控制,有效提升了抛光稳定性;基于熵增原理,通过伪随机路径取代传统的光栅路径进行加工,有效抑制了由于规则路径造成的功率谱密度“尖峰”误差,从而显著提升了小磨头的误差抑制能力。本文的研究工作主要包括以下内容:(1)基于抛光的经典材料去除模型和常规改性沥青方面的研究,开展对光学抛光沥青的研究,提出了沥青针入度的重点参考指标,并通过延长针入时间改善了测量方式以精确测量光学抛光沥青的针入度特性;(2)根据针入度的测量结果,通过抛光液喷淋系统对抛光区域实现温度控制,进行了不同针入度条件下的抛光加工实验,建立了抛光去除效率、表面粗糙度与沥青针入度性质的联系;(3)基于沥青针入度曲线,提出了抛光过程温度控制策略,即抛光前期先提高温度于拐点温度之上使沥青盘与镜面快速贴合,再控制温度于拐点温度以下使沥青盘保持稳定的针入度特性,实现了小磨头抛光沥青盘寿命延长一倍以上和修形精度明显提高;(4)阐述了基于熵增思想的伪随机路径生成算法,并采用了轨迹熵的路径评价指标,同时对自由度和步距的选取进行了分析,最后通过实验验证了伪随机路径相比传统光栅路径的技术优势。