自由曲面的应用使光学系统成像质量大大提高，使光学照明和信息传输系统的照明均匀性和能量传输效率大大提高。各种变形透镜、棱镜与反光镜的空间布局可以非常灵活，大大压缩了系统光路，使其轻量化，优化了产品的结构与性能。同时自由曲面采用大批量生产工艺，大大降低了生产成本，因此，自由曲面光学产品极大的扩展了应用空间，市场需求也急速增长。自由曲面由于其几何外形的复杂性对机床加工性能的要求非常高，基于单点金刚石超精密车削技术的优越性，被普遍认为是加工光学自由曲面的一种有效方法。单点金刚石超精密车床可以直接加工出符合高质量要求的光学元件。因此研究开发能够实现自由曲面加工的单点金刚石精密车床数控系统，对实现自由曲面光学产品低成本、大批量生产具有重要意义。　　本课题主要以基于UMAC的单点金刚石精密车床数控系统为研究对象，开展了对于单点金刚石机床的硬件设计、数控系统的软件开发、单点金刚石关键技术研究，在本数控系统中，将对以下关键技术内容进行研究：　　首先根据单点金刚石精密车床机械结构及精密加工特点，搭建了单点金刚石精密车数控系统的硬件结构。单点金刚石精密车床配置了运动控制器、工控机、直线电机、驱动器、光栅尺等硬件，并且根据系统的硬件配置方案设计搭建了电控系统。在单点金刚石精密车床数控软件的开发上，以Qt4.8为开发工具，调用UMAC的API函数，用 C++语言开发操作简单、界面美观、友好的人机界面，并对数控系统软件架构设计和关键问题进行了深入探讨。　　其次分析现在较常用的双Y轴同步的方法，并结合该课题的条件，提出了可行的双Y同步控制方案。针对单点金刚石刀具加工的实际切削情况，实例分析了添加B轴旋转运动对加工复杂工件的重要性。针对单点金刚石慢刀伺服加工方法，对金刚石刀具特点以及切削原理，基于刀触点和刀位点的关系进行刀具半径补偿，运用等弓高误差法对刀具路径进行规划。　　然后，进行单点金刚石车床的 PID参数调节和优化，利用阶跃信号和抛物线信号对控制系统相关参数进行整定，改善控制系统的静态特性和动态特性。利用激光干涉仪测量各轴各个补偿基点的定位误差，运用定位误差补偿的原理，并对各轴定位误差进行补偿，进而提高系统的定位精度。　　最后在所搭建的单点金刚石精密车数控系统上进行加工正弦曲面实验，利用白光干涉仪对加工的正弦曲面进行检测，检测结果满足加工要求，从而验证了单点金刚石精密车数控系统的可行性。