随着空天观测技术与航空制造业的飞速发展,对光学元件的形状要求越来越复杂,精度要求越来越高,因此人们对超精密加工设备与超精密测量仪器的精度要求也越来越高,而导轨是测量中轮廓扫描运动系统与超精密机床运动系统的基准,是传动系统关键部件之一,导轨自身的精度直接决定超精密加工设备与测量仪器的精度,由此看来,研究如何提高导轨的加工精度与加工效率显得尤为重要,对提高超精密加工设备与测量仪器的精度有着重要作用。导轨的加工过程一般都经历磨削——研磨——抛光等加工过程,其中研磨是从磨削过度到抛光的重要加工工序,而导轨在研磨加工阶段一般使用手工研磨、CCOS小磨头技术研磨等加工方法,但手工研磨加工效率低、会引入中高频误差、不适合批量化生产;CCOS小磨头技术研磨加工的边缘效应明显、加工效率低。如果研磨工序中的问题没有得到恰当地解决,会直接影响后续抛光工序的加工精度与加工效率,从而影响导轨的生产制造周期。本文围绕导轨在研磨加工阶段存在的问题,在运动方式与研磨工具、研磨理论与修形技术、加工工艺等方面开展了相关研究,为解决导轨在研磨加工阶段的问题提供了新的方法和途径。具体的研究内容包括以下几个方面:(1)针对导轨研磨加工效率低、边缘效应明显的加工难题,提出了往复平动式的新运动方式,介绍了往复平动式的研磨加工原理与运动机构的由来,根据导轨的应用特点,设计了一种新的专用研磨工具,并对其尺寸和结构进行了优化,对比了行星运动、平转动与往复平动式下研磨盘的磨损规律,并根据其磨损特性分析出往复平动式下研磨盘的磨损更适合导轨的加工。(2)针对往复平动式研磨工具的去除特性及工艺参数特性开展了相关研究,建立了往复平动式研磨工具的去除函数模型,仿真了工艺参数对去除函数去除效率的影响规律,根据加工轨迹对去除函数的工艺参数进行了优化;提出了往复平动式的研磨修形理论与驻留时间求解算法,针对三种不同的初始面形误差形状进行了误差收敛特性仿真实验;最后通过误差修正实验,验证了往复平动式研磨修形理论与驻留时间求解算法的可行性。(3)基于面形滤波工艺,设计了导轨的往复平动式研磨加工工艺路线,并将其应用到了1m花岗岩导轨与1m玻璃导轨的加工中,对边缘效应进行了有效的控制,大大提高了加工的效率,使花岗岩导轨与玻璃导轨的面形精度PV值分别达到9μm、10μm。在1m导轨的研磨加工中,往复平动式研磨修形后的面形精度PV值能与精密磨削后的面形精度PV值(PV值为12μm)相当。