现代光学技术迅猛发展,各类光学元件为其提供基本保障。而高质量的加工制造技术是保证光学元件使用性能的重要条件。经过长时间的发展,现代光学元件加工技术手段多种多样,将满足不同质量需求的加工方法相结合能够生产出高质量的光学元件。然而随着人们对光学元件精密程度以及加工效率要求的提高,对新型加工方法的探索也从未终止。本文以国家重大工程对大口径非球面光学元件加工需求为背景,在保证元件加工精度同时以提高加工效率为目的,开创性地提出了基于中心供液的流体动压固结磨料磨抛技术。该技术能够同时兼顾加工质量和加工效率,特别是填补了大口径非球面光学元件加工中从磨削前表面到超光滑表面的快抛工艺缺口。本文,以理论分析和实验验证两种手段对这种新型工艺的基本加工机理做了分析,实现了磨抛效果的定量化预测,为这种工艺在大口径超光滑光学元件表面加工领域的扩展应用提供理论依据和技术支持。首先,以磨抛时所用的磨抛垫为研究对象,综合研究了其基本组成和基本制作方法,并实际制造了符合本研究需求的特殊磨抛垫。根据其自身基本物理属性,创新性地提出了体立方晶胞模型,利用此模型对磨抛垫基体以及表面形貌进行数字仿真,得到了磨抛垫表面磨粒出刃高度分布的数字化模型。为了验证仿真结果的准确性,设计并实施了观测比较实验,用光学显微镜对磨抛垫表面形貌进行捕捉,同时利用数字化统计方法对捕捉得到的磨抛垫表面形貌图像进行了处理,得到了实际观测磨粒出刃高度数据,表明,仿真结果和观测实验结果吻合良好,为将理论数值应用于后续研究提供保障。随后,以夹在被加工工件和磨抛工具之间的静态间隙液膜为研究对象,以抽象化的数学模型为基础初步研究了其物理模型。以柱坐标下等温条件瞬态Reynolds方程为基本模型,结合实际加工中其他物理条件的基本方程,推导出了静态磨抛压力分布方程。应用显式差分格式对以上方程在规定求解域内离散化,利用低松弛迭代运算方法在给定初始边界条件及加工参数条下求解,得到了基本液膜动压力分布初始解。而后分析了不同加工参数对压力分布的影响情况,对参数的计算边界进行了初步探索。结果表明磨粒与被加工工件形成的楔形间隙会引起较大的压力峰值,同时还伴随着压力值为0的节点。工具转速对间隙液膜动压力变化和整体承载能力有较大影响,入口压强对液膜压力分布影响较大,但是非连续,用它来改变液膜承载能力具有局限性,入口流量对液膜压力分布影响十分复杂,单纯用它来改变液膜承载能力并不可取。然后,以动态间隙液膜为研究对象,将初步研究中的静态边界条件改成动态边界条件,对间隙液膜和诸多加工要素做了全耦合分析。根据以熔融石英玻璃为代表的硬脆材料加工机理,求解了磨抛垫法向磨抛力在复杂工况下的整体变化情况;以Hertz接触理论为基础,分析了不同工况参数下因接触力和液膜压力综合作用,磨抛垫产生的变形分布情况。厘清了以上中间变量与整体输入,输出参数的耦合关系,在前文计算的基础上重新迭代,解耦了整个运算,运算结果收敛。表明,整个复杂加工过程实际是一个能够达到平衡状态的动态系统,给定输入参数将有稳定变量输出。根据分析,设计直线型动压槽,并以此为模型,设计了正交参数,计算在不同加工条件下的基本液膜厚度分布和动压力分布,反向拟合得到液膜基本厚度与加工参数的映射关系式。搭建了加工试验台系统,分别进行了压力场分布测定实验和液膜基本厚度测定实验,未考虑磨粒磨损条件下,实验结果与理论结果误差最大值为30%,可以认为理论分析可以准确预测加工的平衡状态。最后,流体动压固结磨料磨抛去除效率为研究对象,建立了整个磨抛垫加工的去除效率理论模型。以硬脆材料去除机理为基础,分别建立了单颗和多颗磨粒去除体积与磨粒切削深度之间的映射关系,结合磨粒在不同运动形式下的运动轨迹,与不同加工参数条件下的磨粒切除深度分布情况,建立了复杂工况下磨抛垫整体的去除效率模型。同时,设计并实施了去除效率模型验证实验,分别验证了在不同加工参数条件下,定点运动和行星运动形式的去除效率模型,实验结果与理论分析结果吻合良好。在定点去除中都出现了“双峰”形状的去除曲线,在行星运动中,相较于传统CCOS计算方法具有更强的类高斯特性。