平面研磨抛光作为获取光学玻璃、蓝宝石衬底以及硅晶片等高质量表面的重要途径,在航空航天、光学、微电子等领域范畴有着普遍的应用。研磨作为获取超光滑表面的前提条件,已被广泛应用于超精密加工中,受到广泛的发展和重视。本文提出的无理转速比下的圆弧形摆动驱动平面研磨加工方式,能够提高工件加工表面均匀性,实现研磨盘均匀磨损,对于丰富高精度控形、低损伤控性的磨粒加工理论有重要的科学价值。本文提出了一种新型驱动方式的单面平面研磨加工方法,基于无理转速比下的圆弧形摆动驱动研磨加工方式,对运动轨迹均匀性进行了深入的研究,并自主设计搭建了试验平台并开展了相关试验研究。主要研究工作如下:(1)基于平面运动学原理,利用向量方法,对磨粒运动轨迹和工件运动轨迹进行数学建模分析,建立了主动驱动和摆动驱动两种驱动方式下的运动方程、速度方程。建立了速度场评价指标,并提出了笛卡尔和圆环形两种网格划分方法,利用采样点数量和离散系数来评价运动轨迹线和材料去除量的均匀性。(2)利用Matlab软件,从加工表面均匀性和研磨盘磨损均匀性两方面,进行不同参数下的数值模拟,分析了有理转速比和无理转速比,主动驱动和摆动驱动下运动轨迹均匀性的变化规律。(3)设计并搭建了主动驱动试验平台和无理驱动试验平台,进行了平面研磨加工的对比试验研究,分析了工件的加工效率和加工质量。通过仿真表明,从加工表面均匀性看,摆动驱动在相同转速比下能更快地达到磨粒运动轨迹线的密集分布和更大的材料去除量,且无理转速比下的磨粒轨迹密度均匀性最好。摆动驱动在无理转速比下材料去除量没有明显的中心低的环状分布现象。从研磨盘磨损均匀性看,摆动驱动的磨损轨迹区域和磨损材料去除范围更大,同时整体磨损轨迹更均匀、材料去除量离散系数更低,且无理转速比下这种优势更明显;摆动驱动下,单点磨损速度大小曲线没有正弦曲线变化,同时单点速度大小变化幅度大于主动驱动。通过试验研究进一步验证了转速比和驱动方式对加工效率和加工表面的影响情况,并证明了无理转速比下的圆弧形往复摆动驱动平面研磨加工方式能更快地获得更好的加工表面质量。