微结构表面是指具有特定微小拓扑形状的表面,由于其独特的光学性能,在通信、光学摄像、微光机电系统、激光设备中有着广泛的应用。单晶金刚石车削作为微结构表面加工的一种方法,具有其他传统方法所不及的优点。由于微结构特征表面的复杂性,决定了必须用多轴联动加工才能实现。目前,国外已经研发了用于微结构表面加工的多轴数控系统,并成功应用于多种微结构元件的加工。但是国外微结构数控加工系统价格昂贵,而国内自己研发的具有微结构表面加工能力的数控系统还处于起步阶段,与国际水平有很大的差距。因此研发能够实现复杂微结构表面加工的数控系统具有重要的意义。本文对基于UMAC的微结构车削数控系统进行了研究,搭建了微结构车削的硬件系统,并对各个运动坐标轴进行了测试。建立了面向微结构加工的数控系统人机界面,以及能够实现典型微结构表面加工的自动编程系统。建立了微结构加工过程中切削力模型、导轨运动模型、快速伺服刀架模型、主轴运动模型、振动模型以及三维微结构形貌模型。在上述各功能模块基础上,建立了基于MATLAB/Simulink的微结构加工系统的整体仿真模型;进而在仿真过程中得到了的刀尖的运动轨迹、切削力的变化规律、仿真微结构三维形貌、微结构粗糙度表面等结果。在此基础上分析了微结构表面评价指标,采用Pv值和Ra值对表面粗糙度进行了评价。介绍了正弦波和菲涅尔透镜两种典型回转对称微结构以及扇形波和正弦网格两种典型的非回转对称微结构的加工原理,并实现了这几种微结构的加工。经检测得到了所加工的微结构的三维表面形貌;分析了加工出的所有微结构的检测数据,通过滤波处理得到了加工微结构的粗糙度表面。对比仿真结果与实验结果,可以看出仿真结果与实际检测结果基本一致。