菲涅尔透镜因其优良的光学性能，而被广泛应用到太阳能电池板、红外探测、投影显示和照明光学等诸多领域中。近年来，菲涅尔透镜的大规模复制加工技术因具有高精度、低成本、高效率等优点，而引起了学术界和工程界的广泛关注。上述的复制加工技术通常包括注塑成型和玻璃模压，如果将模具钢和碳化硅等超硬材料引入到模芯的制造上，不仅能够在很大程度上降低磨损以延长模芯的使用寿命，而且可以提升复制加工后的表面质量。对于这种超硬模芯材料的加工，超精密磨削加工成为目前最为有效的技术之一。鉴于超硬菲涅尔透镜模芯为碳化硅和模具钢等难加工材料，本课题将以菲涅尔透镜模芯的数学模型为基础，探讨面向菲涅尔透镜模芯磨削的砂轮修整和磨削加工工艺，完成超硬菲涅尔透镜模芯的高效超精密磨削。首先，分析了菲涅尔透镜模芯的磨削加工的工艺特点，并根据菲涅尔透镜模芯的数学模型确定磨削砂轮的几何特征尺寸，同时考虑到模芯材料为超硬的模具钢和碳化硅，设计并定制了适用于菲涅尔透镜模芯磨削加工的立方氮化硼(CBN)砂轮和金刚石砂轮。其次，针对CBN砂轮和金刚石砂轮粒度及结合剂的不同，分别采用不同的砂轮精密修整方法。其中，对于粒度为B64的树脂基CBN砂轮和粒度为D15A的金属基金刚石砂轮，使用旋转GC棒修整法，通过检测砂轮尖端形貌，确定砂轮尖端的圆弧半径，分析比较GC棒的修整比，#180GC棒去除CBN砂轮结合剂的修整比可以达到0.1012，高于#180GC棒去除金属基金刚石砂轮结合剂的修整比；而对于粒度为D3的树脂基金刚石砂轮，则使用钽金属块机械修整法，通过分析修整参数对于尖端圆弧半径的影响规律以确定了修整的最佳工艺参数，钽金属块的修整比可以达到69.9。再次，本课题采用正交实验法，分别使用CBN和金刚石砂轮在模具钢和碳化硅上磨削菲涅尔透镜模芯，然后优化模芯环面加工的工艺参数，并分析加工参数影响环面质量的规律，以确定最佳磨削工艺参数。最后，通过分析砂轮磨损状况确定了环面磨削时砂轮需要的修整次数，并以优化的工艺参数磨削加工典型的菲涅尔透镜模芯。实验结果表明，树脂基CBN砂轮磨削模具钢的环面耕犁纹路明显，且其粗糙度和面形精度差，但环面底角圆弧半径和环面相交处尖端圆弧半径较好；而对于金属基金刚石砂轮来说，树脂基金刚石砂轮磨削碳化硅环面的粗糙度低，且其面形精度高，但由于树脂基金刚石砂轮磨损严重，使得底角圆弧半径和环面相交处尖端圆弧半径变大。