非球面光学元件随着现代光学系统的飞速发展得到广泛的应用,而是否拥有能加工制造符合人们需要的非球面光学元件的机床又是问题的关键所在。本文在系统的总结分析了国内外非球面超精密磨削机床发展现状基础上,研制了一台磨削精度不大于4μm的大口径光学非球面超精密磨削机床。文中首先介绍了加工非球面零件的几种常用方法的数学磨削,然后建立了金刚石砂轮包络法磨削加工非球面零件的数学模型,并以此对机床进行布局设计。根据非球面磨削几何模型,找出了影响加工精度的误差源,对机床各传动部件进行精度分配。利用solidworks软件对机床床身、主轴和砂轮轴轴系进行三维建模,并用Ansys软件对磨床床身、砂轮轴和主轴进行固有频率仿真分析。机床完成装配后对机床各传动部件进行精度检测,检测结果表明传动部件的各项精度达到设计要求,能满足光学非球面零件的加工需要。