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随着光学非球曲面的广泛应用,传统的手工加工方法已经不适用于大批量生产此类零件,逐渐被数控加工所取代。目前,在金刚石车削回转对称光学非球面方面,传统插补方法还是占有主要地位,对数控加工设备造成极大冲击、降低加工效率、影响零件表面形貌；在金刚石车削非回转对称光学非球面方面,还没有自主研发的加工设备,主要依赖技术进口,仅有几种算法可供参考,且具有一定的不足。光学非球面加工插补算法是具备相当大的发展空间。本文的研究目的在于：利用C++编程语言,建立一种新型的金刚石车削光学非球面的自动编程系统,用于生成数控文件；开发一种新型的回转对称型光学非球面的插补算法,以此来提高插补性能指标,降低机床冲击性,提高插补效率；开发一种新型非回转对称型光学非球面的插补加工方法,以此来填充此方面的空白,提高插补方法的各个评价指标。本光学非球面自动编程系统是在Object ARX函数库的基础上独立开发完成的,具有CAD和CAM兼容功能,且在图形交互式环境下自动生成数控加工文件。在车削回转对称光学非球面中,通过传统插补方法与现有的典型NURBS插补方法对比,分析得到：NURBS插补方法优于直线和圆弧插补方式；在典型NURBS插补方法基础上,提出多步算法,利用多点隐函数计算代替单点逐次求导运算方法,简化计算得繁冗公式,并推导出一种具体公式。本系统通过差分近似代替算法来提高插补速度；利用速度补偿算法,来降低此方法带来的计算误差。在模拟和分析基础上,得出此插补方法有利于大批量生成加工。在车削非回转对称光学非球面中,对比分析现有的刀具轨迹插补方法,针对尚未解决的问题,提出三次NURBS模型反构刀具轨迹的算法,从而将C2连续曲线应用刀具轨迹中,降低运动轴加速度波动,使得刀具通过关键刀具轨迹点。在NURBS反构模型的基础上,推导出刀具轨迹中间点的计算方法,为快速刀具伺服(Fast Tool Servo)和慢速刀具伺服(Slow Tool Servo)提供驱动控制理论依据,为加工光学自由曲面提供现实基础。本光学非球面自动编程系统,在考虑到各个控制系统间的数控语法差异,传递外部系统输入变量,采用C++字符串类的继承和开发特性,经过必要的数值计算,写数据字符进入数控文件。在数控文件评价指标的要求下,本系统充分利用数控编程的各种技巧,开发各个子程序,降低数控文件的存储量,提高了数控代码的执行效率。在VERICUT环境下模拟加工高次曲面、无数学表达式曲面、非回转对称光学球面,验证本文算法的正确性。