由于具有优异的光学、力学特性,尖晶石光学零件在航天航空领域具有宽广的应用前景。作为一种多相硬脆材料,尖晶石具有显微硬度不一致的特性,采用柔性介质加工时,材料去除效率不一致将会导致谷粒状形貌的产生;采用刚性模具加工时,除了非球面曲率不能实时匹配之外,还容易产生划痕。本文针对尖晶石高精度加工的难题,通过对表层材料进行电子束改性和优化抛光工艺,开展抛光表面谷粒形貌的分析和控制研究,实现了尖晶石工件的高效高精度加工。主要研究内容及成果如下:1)尖晶石材料的多相特性导致在抛光表面出现谷粒形貌,影响面形精度和表面粗糙度,达不到指标要求。通过采用不同类型的抛光盘和抛光粉,探索工艺条件与谷粒形貌的内在联系;综合分析谷粒特征尺寸和边缘斜率的变化规律,在此基础上提出抛光工具柔度公式,为尖晶石加工参数的优化设计提供指导。2)磁流变液作为一种柔性抛光介质,对尖晶石表面材料采用剪切去除方式,虽然有利于减少划痕损伤,但柔性抛光介质会加剧谷粒形貌的产生。因此,采用基于面形误差和表面粗糙度的灰色关联法对磁流变抛光尖晶石工艺参数进行优化设计,在实现低损伤加工的同时尽量控制谷粒效应。3)为了克服尖晶石多相成分显微硬度不一致的缺点,基于电子束改性原理,通过能量转换实现表层材料的非晶化处理,对改性过程中的温度场、热应力场进行仿真分析。根据加工余量和实际工况分析改性层的合理深度,综合考虑材料特性、温度梯度和熔凝能量,完成尖晶石电子束改性参数的优化设计。4)针对直径为Φ30mm的典型试件,对比分析改性前与改性后的加工特性,分别通过聚氨酯盘抛光、磁流变抛光完成尖晶石光学零件抛光表面的特性分析和谷粒形貌控制。结果表明,采用优化后的工艺参数进行磁流变抛光,改性层的峰值去除效率提高约4倍,表面粗糙度由改性前的Ra 13.28nm降低到Ra 8.89nm,谷粒形貌的峰谷值由改性前的32.0nm降低到9.4nm。