在当今世界市场上，光学自由曲面零件有着非常重要的地位，它被广泛地应用于军用以及民用市场，比如军用领域的激光瞄准器、热成像仪以及微光夜视装置，民用领域的CCD摄像头、X光镜头等。光学自由曲面零件对机床加工性能的要求非常高，由于单点金刚石切削技术的优越性，金刚石切削机床可以直接加工出符合高质量要求的光学零件，所以在多轴数控机床上采用单点金刚石切削技术加工光学自由曲面零件已经成为当前世界上光学零件超精密加工的主流。　　本文介绍了光学自由曲面零件以及单点金刚石切削技术的优势与应用，然后介绍并分析了开放式数控系统的几种结构，采用了“IPC+UMAC运动控制器”的上位机与下位机数控系统结构，重点对数控系统的硬件部分和软件部分进行了深入的研究和开发，本文主要在以下几个方面进行了详细的研究:　　首先，本文介绍了当前世界上多轴精密数控系统和单点金刚石切削技术在国内外的发展现状，分析了开放式数控系统的发展历程，并对三种开放式数控系统结构进行了对比分析，确立了“IPC+UMAC运动控制器”的数控体系结构。　　其次，构建了基于UMAC的数控系统硬件体系结构。深入分析研究了多轴数控机床的数控系统硬件结构，它由工业计算机IPC、UMAC运动控制器、驱动器与电机、光电限位开关和光栅反馈元件等组成，并完成了数控系统的电气接线。　　在Windows7系统下，利用Qt编程软件开发了数控系统控制软件，给用户提供了直观易用的人机交互界面，实现了工控机与UMAC运动控制器之间的通讯以及数据交换，完成了数控软件各功能模块的设计与开发。　　完成了液压回转工作台伺服控制系统的开发，解决了回转工作台液压油恒压供油的问题，然后对伺服控制系统的PID参数进行整定，并在此基础上进行回转工作台的定位误差补偿，使液压回转工作台的定位精度达到了3.61角秒。　　最后进行了多轴数控机床的端面车削加工实验和球面切削加工实验，并使用Taylor Hobson轮廓仪检测端面车削工件和球面切削工件的表面质量，其表面粗糙度Ra分别为23.9nm和9.7nm，验证了多轴数控机床的硬件设计及其数控系统控制软件的可行性。