随着现代先进光学制造技术的迅速发展，非球面光学元件以其优于球面的成像质量和良好的空间结构性能已广泛的应用于现代军事和民用产品中。近年来，空间光学系统非球面反射镜的大型、轻质化技术要求及民用非球面产品的小型化、批量化技术要求都对非球面加工技术提出了新的挑战，微晶玻璃、光学晶体、超硬度钢等硬脆、难加工材料的超精密非球面加工技术越来越成为限制其应用的瓶颈，因此迫切需要研究、开发可以适用于硬脆、难加工材料的非球面超精密磨削加工技术。　　本文主要针对三轴数控非球面磨削技术进行研究，采用计算机数控技术实现高表面质量、高形状精度非球面光学元件的高效和柔性自动化生产，使光学零件加工摆脱对熟练技术工人的依赖，真正实现非球面光学元件的确定性加工；并且，通过该技术直接加工成型的非球面模芯，可以实现光学玻璃、塑料等材料小口径非球面光学元件的大批量生产，从而使加工费用得以降低，为实现光学非球面元件的批量化生产提供工艺技术保障。其具体研究内容包括：　　对难加工材料非球面超精密磨削加工技术进行研究，在砂轮圆弧包络加工原理上建立平行法磨削几何模型与数学模型，并以该数学模型为加工原理，以哈尔滨工业大学研制的亚微米超精密车床为基础，以满足最终加工精度指标要求为设计原则，研制了三轴联动难加工材料非球面超精密磨削加工系统。　　针对平行法非球面磨削加工过程中面形精度影响因素和影响规律进行研究，建立了三轴联动非球面磨削加工数学模型，利用B轴联动技术从理论上消除非球面圆弧包络加工时砂轮截面廓形误差对非球面面形精度的影响，同时还可以实现大陡度非球面的超精密磨削加工。　　针对平行法磨削加工过程中工件表面的创成机理进行研究，在加工表面后续磨削刃创成原理上建立非球面平行法磨削加工工件表面最大谷底磨削深度数学模型，以此数学模型为基础，通过仿真分析研究磨削过程中相关工艺参数对非球面零件表面粗糙度的影响规律，为实际非球面平行法磨削加工工艺参数优化提供了理论依据。　　以PMAC（可编程多轴控制器）为下位机控制中心，建立基于PC机的开放式三轴联动数控系统；针对基于遗传神经网络的插补算法进行研究，解决了任意非圆曲线数控插补问题，同时减小插补误差，提高插补精度，并以此算法为基础，编制非球面数控插补软件，为非球面数控加工提供了控制的软硬件平台。　　以GCr15淬火轴承钢为加工材料，以研制的非球面平行法磨削系统为加工设备，对非球面平行法磨削加工工艺进行试验研究，并在此基础上实现了非球面模芯计算机数控超精密磨削加工，加工效果良好。