近年来,随着航空航天技术、光电技术、原子能技术和激光技术等尖端技术的迅速发展,对光学元件的相关性能要求也越来越高。在上述高精尖科技领域中,光学元件应用十分广泛,但对光学元件的表面质量要求较高,因此,针对光学元件的超精密加工是一个挑战。而在光学元件的加工工艺中,抛光是光学元件加工中非常关键的一步,抛光可以消除光学元件的表面划痕和表面损伤,提高光学元件的表面质量。本文所研究的振动辅助抛光在传统抛光的基础上给予了光学元件在平面上的二维振动,辅助的二维非谐振运动可以改善工件的表面质量的同时提高材料去除率。本文的研究内容有如下几点:(1)研制一种压电致动器驱动的二自由度柔性解耦装置。基于二级杠杆放大机构,并采用对称结构来减少耦合与寄生运动现象的发生。分别采用柔度矩阵法(MCM)和拉格朗日方法计算装置的刚度与固有频率。为使二自由度柔性解耦装置获得更好的性能,利用鲸鱼群优化算法(WOA)对装置结构尺寸进行了最优化处理,同时,基于ABAQUS仿真对装置进行了静力学分析与模态分析。为研究二自由度柔性解耦装置的实验性能,进行相关的性能测试实验:行程、扫频、分辨率测试实验和阶跃、迟滞响应测试实验。(2)振动辅助抛光的材料去除特性研究。首先基于运动学原理,对振动辅助抛光方法进行了加工原理的分析,求得磨粒运动速度,同时分析了抛光加工接触面积。进行了碳化硅工件的微纳压痕与划痕实验,探究材料的脆塑性转变规律。通过磨粒的正态分布计算出有效磨粒数。基于压痕划痕实验结果,对碳化硅材料进行了临界切削深度的分析。基于弹塑性变形理论进行了单磨粒与工件的接触变形分析,探究材料的弹塑性变形。最后基于Preston方程,建立了振动辅助抛光的材料去除模型。(3)为验证所提出的振动辅助抛光方法的有效性,首先进行了非振动抛光和振动辅助抛光对比实验,对实验后的工件使用白光干涉仪和扫描电子显微镜进行了表面形貌的表征,讨论振动辅助抛光对工件表面质量的改善效果。同时,使用电子天平记录实验前后的工件质量变化,探究振动参数与材料去除率之间的规律。最后,对振动辅助抛光的材料去除率的实验数据和材料去除率模型仿真模拟结果进行统计分析,验证材料去除率模型的准确性。