非球面光学元件具有提高光学系统性能，简化系统结构，提高成像质量等优点，在现代光学系统中非球面元件有着广泛应用。根据光学的衍射理论，增大光学系统的口径是提高系统分辨率的有效手段。随着光学技术的发展，新一代的光学系统中所使用的非球面光学元件的口径越来越大，精度越来越高，对光学加工技术提出了更高要求。本文对组合加工技术进行了深入研究，通过理论分析和仿真实验与实际加工相结合，为有效提高大口径非球面反射镜加工效率和全频段面形误差一致收敛问题提供了有价值的科学根据。目前国内外采用的计算机非球面表面成型技术(Computer ControlledOptical Surfacing,CCOS)的理论基础大多是基于Preston方程。由于大口径非球面反射镜加工的材料去除量较大，因此要求CCOS的加工过程在具备较高面形收敛效率的同时还要有较快的材料去除效率，传统的单一加工方法的去除效率不能满足大口径非球面反射镜的加工需求，因此、本文提出了采用多磨头组合加工方式同时提高面形收敛效率和材料去除效率的方法以提高大口径非球面光学反射镜研磨与抛光阶段的加工效率。同时，通过组合加工实现全频段误差的一致收敛以提高加工过程中的精度。本文在实验室已有的工作基础上主要完成了以下工作。1、完成了组合加工技术的数学建模分析。根据经典CCOS技术数学模型建立了组合加工技术的理论模型。将加工的数学模型由反卷积卷积过程转变为矩阵求解过程。根据组合加工方法的特点分别建立了基于Tikhonov正则化方法，最小二乘法，迭代法的驻留时间求解方法。以矩阵运算为基础，在一次优化过程中同时对多个加工循环进行优化，将传统的单去除函数驻留时间求解过程进行扩展，实现多去除函数的综合优化求解过程。扩展了驻留时间求解范围，使大磨头和小磨头在加工过程中优势互补，实现对多个磨头多个加工循环的全局优化，提高了加工效率的同时抑制了中频误差的产生。通过模拟加工分析，结果表明：与经典的CCOS驻留时间求解算法相比，在加工效率明显提高的同时，RMS收敛率基本一致，同时中频误差得到明显抑制，该技术可以有效缩短加工周期，降低中频误差，具有很强的实用性。2、将多目标优化参数引入到驻留时间求解过程。基于大口径非球面加工特点分析了加工效率中两个主要因素：材料去除效率及面形收敛效率。研究了中高频误差产生的原因，对光学系统的影响并提出评价面形中高频误差的Slope-RMS参数。同时将加工效率与中高频评价参数引入组合加工驻留时间算法中，建立全频段面形误差一致收敛的组合加工策略。