光学自由曲面元件不仅可以实现一些特殊的光学功能,还可以有效减小光学系统的体积和重量,大幅提高成像质量,目前已经广泛应用于各种前沿领域和日常生活中。渐进多焦点镜片是一种典型的光学自由曲面元件,相比于传统的球面镜片,该镜片视远区和视近区的屈光度不同,且在中间过渡区平滑渐变。佩戴者可以连续且清晰地看到远近不同距离的物体。但由于该镜片的面形结构复杂,导致加工成本高,市场推广困难。基于快刀伺服系统的单点金刚石超精密车削技术可以加工渐进多焦点镜片,且加工出来的镜片表面质量高,制造成本低。本论文尝试根据渐进多焦点镜片的面形特点,设计制作一套快刀伺服装置,并用于渐进多焦点镜片的车削加工实验,以及通过加工实验研究不同的加工工艺参数对镜片加工表面质量和表面粗糙度的影响规律。渐进多焦点镜片的几何面形比较复杂,且不同的初始参数对应的镜片面形也不一样。本文研究了渐进多焦点镜片的面形特点,根据设定的初始参数,使用Winthrop方法设计了镜片的子午线,并在此基础上求解镜片面形的矢高方程。在MATLAB中对镜片面形进行三维几何建模,并使用球面度和柱面度的概念研究镜片面形的评价方法。根据镜片面形的矢高方程和刀具切削部分形状的几何关系,求解金刚石刀具的几何参数。结合非回转对称曲面的车削原理,将镜片三维几何模型离散为等距螺旋线,并采用等角度离散法得到一系列用于数控编程的刀尖位置点。可用于加工渐进多焦点镜片的快刀伺服装置是实验研究的基础,本论文根据已求得的镜片面形方程和刀尖运动轨迹特点,计算快刀伺服装置的整体参数,设计快刀装置的整体结构,对部分标准件进行选型,对部分非标件进行结构设计和有限元仿真。进一步在超精密机床上搭建快刀伺服系统实验平台,按照快刀伺服闭环控制系统的工作原理,完成快刀装置的硬件电路连接和数控程序调试,实现机床主轴、X轴和快刀所在运动轴的三轴联动。并对快刀装置的工作行程、系统静态刚度、定位精度和重复定位精度等性能指标进行测试。渐进多焦点镜片的制造不仅要加工出正确的表面形状,还需要保证加工表面质量符合表面粗糙度小于0.1μm的要求。影响表面质量的因素有很多,主要的影响因素有主轴转速、进给量和背吃刀量这三个加工工艺参数。镜片加工表面质量可以通过白光干涉仪检测加工区域的表面三维形貌和表面粗糙度来表征。通过控制变量法,分别研究主轴转速、进给量和背吃刀量对镜片加工表面质量的影响规律。根据白光干涉仪的检测结果分析原因,通过改变数控程序,优化加工工艺参数,提高镜片加工表面质量。