针对环摆式双面抛光难以建立稳定去除函数并进行加工面型预测这一问题，提出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光加工预测模型，并通过预测模型分析不同参数影响下元件表面去除均匀性，针对不同特征面型给出优化策略以指导加工实验。首先，根据环摆式双面抛光机理，探究了环摆式双面抛光中影响去除均匀性的主要因素，提出了元件上、下表面磨粒运动学模型，结合Preston方程给出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光去除均匀性预测模型。根据实际加工工况，分析了不同抛光均匀性影响因素下的磨粒轨迹分布与抛光去除非均匀性，最后通过加工实验验证环摆式双面抛光加工预测模型。实验结果表明：环摆式双面抛光加工预测模型的预测结果与实际加工结果基本吻合，其面型去除特征相同。元件上表面是元件去除非均匀性的主要来源，通过改变中心偏心距、径向摆动距离等参数能改变元件上表面的去除非均匀性，从而影响元件整体面型特征，并实现基于预测模型指导下元件表面面型的快速收敛。

碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越，是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式，其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后，其加工难度也随之上升，易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究，深入分析了面积大于50 cm2的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中，不同参数对抛光质量的影响，通过模拟并优化晶片运动轨迹，优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数，实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工，对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。

材料去除率是表征双面抛光加工效率的重要参数, 也是影响工件表面质量的关键因素。基于双面抛光加工中工件运动过程的分析, 通过向量法构建了工件上任一点的运动轨迹及其相对速度的数学模型。运用 Preston模型, 建立双面抛光过程中材料去除特性方程, 并辅助计算机软件模拟了不同工艺条件下的材料去除特性。最后, 通过微通道板的双面抛光实验, 研究了不同工艺参数下的材料去除量, 验证了理论模拟的正确性。

双面抛光运动过程复杂, 对光学材料的加工有重要的影响, 运动轨迹分布不但影响加工效率, 而且影响加工工件的表面质量。通过分析双面抛光加工的运动过程, 建立双面抛光中任意一点相对于上抛光盘的运动轨迹的数学模型, 改变数学模型中的轨迹运动参数, 观察不同参数值对抛光轨迹分布的影响, 优化分析得出抛光轨迹分布最佳的运动参数值。研究结果表明, 工件在行星轮中的位置远离行星轮的回转中心, 行星轮与整个抛光盘半径比为0.3, 抛光盘与内齿轮的转速比在3～8倍之间, 内外齿轮的转速比在1～4倍的范围内, 获得的抛光轨迹最优。