高质量、高精度的光学元件制造技术迅猛发展为光学技术的发展打下了坚实的基础,现代光学设备、航天领域广泛使用具有诸多优点的大口径非球面光学元件。研磨和抛光是制造光学元件的重要加工手段,人们对于寻找更加高效率、高质量、可控性高的研磨工艺的探索和尝试从未停止。针对大口径非球面光学元件的制造,本文提出了固结磨料确定性研磨技术。从机理探究、仿真建模、实验分析三个方面对熔融石英玻璃的固结磨料确定性研磨工艺进行探究。1、提出高效、可控性高的固结磨料确定性研磨工艺,通过一系列线研磨实验结果表明采用中心供给研磨液方式相对于传统四周供液方式有利于提高加工效率及表面质量,同时这种供液方式减缓研磨垫磨损,从而提高研磨去除效率的稳定性。分析了工艺参数对加工后表面硬度影响以及材料的去除机制。通过不同参数线研磨实验验证了材料去除率与工具转速、载荷、时间呈线性关系,表明固结磨料研磨工艺的材料去除过程符合CCOS卷积迭代原理。2、基于晶胞理论和磨粒粒径均匀的假设,建立了固结磨料研磨垫表面形貌仿真模型。同时,模型考虑了磨粒浓度和粒度、研磨垫形状的影响。在固结磨料研磨垫形貌仿真数据的基础上,基于硬脆材料去除机理以及研磨垫与工件微观接触,建立了一定参数条件下研磨垫与工件的接触间隙计算模型。进而建立了单点研磨去除斑模型。通过不同参数的定点研磨实验验证了去除模型的准确性。3、考虑研磨垫形状、磨粒的尺寸和浓度、研磨工具的转速和承受的载荷、轨迹参数建立了总去除量与单点研磨去除量的卷积运算关系,提出固结磨料确定性研磨表面生成模型。针对栅格轨迹,进行了不同参数下面研磨实验与表面仿真,通过对比实验与仿真表面残留误差的PV、RMS值及研磨去除深度值,验证了表面生成模型的准确性。通过PSD曲线分析不同轨迹参数及工艺参数对频带误差抑制能力的影响。分析了影响研磨去除效率及稳定性的因素,对模型进行修改,提高研磨表面预测的准确性和固结磨料研磨工艺的确定性。