由于微结构表面具有特殊设计的纹理和特征,被广泛应用于背光单元、光学系统、交通标志、减阻膜等领域,因此其相关制造技术成为研究的热点。辊对辊(R2R)成型技术可以连续不间断地进行辊压,辊筒模具表面的微结构可以通过UV固化技术转移到PET膜片上,形成高品质的光学薄膜。R2R生产工艺最为的核心技术便是表面具有光学微结构的辊筒模具加工,辊筒模具的加工技术长期被国外工业发达国家垄断。所以,研究能够实现辊筒模具表面微结构加工的机床,并开发出满足实际加工需求的数控系统,对于实现微结构光学元件的大批量和低成本生产具有重要的实际意义。本文以精密辊筒零件加工机床为研究对象,首先分析了机床的机械结构,并根据辊筒零件加工机床的功能特点,遵循数控系统开放式的发展趋势,采用工业计算机+UMAC控制器的双CPU结构,配置了直线电机、驱动器、光栅尺等硬件,搭建了开放式数控的硬件系统。基于模块化设计方法进行软件系统功能设计,在Windows平台上,以Qt4.8为开发工具,调用UMAC的API函数,用C++语言开发出了操作简单、界面友好的精密辊筒机床数控软件,实现了轴信息显示、运动控制、自动编程、程序编辑运行的集成。针对几种微结构表面,实现了加工代码自动生成的功能。根据机床功能需求,对NC代码进行解析和编译,编写子程序,使数控系统可以识别并执行通用的NC代码加工程序。研究了PLC程序在UMAC中的编程特点,设计了PLC程序,实现了手轮、回零等逻辑运动的功能。针对两种重要而常见的微结构阵列,分析了成型原理和加工方法。对于微V槽阵列采用了一种螺旋式连续加工方法,通过对比,该方法具有更高的加工效率并且带来的误差也在可控范围内。最后,开展了微V槽阵列和四棱锥阵列的加工实验,并对微结构表面形貌进行了测量分析,实验结果表明,该数控系统功能完善,运行稳定,可以满足精密辊筒机床的数控加工要求。