超精密機械加工技術是利用刀具改變材料形狀或破壞材料表層，以切削形式來達到所要求的形狀。如單晶金剛石車削與銑削、磨削、快速切削和機械拋光等。本節主要講述超精密機械加工技術用于加工光學元件及其模具。

　　計算機輔助設計技術，尤其是有限元分析技術的發展，為超精密機床整體結構優化設計提供了便利手段，使得機床剛度和穩定性不斷提高。目前單晶金剛石車床的典型結構具有“T”型布局結構，主軸一般裝在X 向導軌上，刀具裝在Z 向導軌上。在近十幾年內，隨著計算機技術的高速發展，超精密機床的一些關鍵技術，如控制技術、反饋系統、伺服驅動裝置等方面有了很大的進步，提高了超精密機床的加工精度，目前，超精密已能夠直接加工出粗糙度達1nm 的表面。這些關鍵技術的發展概括起來有以下幾個方面：用天然花崗巖作機床床身，它具有非常高的熱穩定性和機械穩定性;利用空氣彈簧系統隔振;利用液體或氣體靜壓導軌，使阻尼增大，運動光滑，無摩擦;直流直線電機快速驅動系統，具有較好的動態剛度;高速空氣主軸，承載能力高，剛度大，可提高加工精度;開放式計算機數控技術(CNC)，便于應用第三方控制軟件，提高加工精度;高分辨率檢測裝置，可以提供精確的位置反饋;利用快速伺服機構，實現多軸系統的宏微結合技術，用以加工復雜型面;在線測量和誤差補償技術，正確測量工件殘余誤差并最終消除誤差。

　　電子技術及光學技術的發展，大大促進了自由非球面及其他非傳統幾何形狀微結構光學元件的應用。一些光學設計軟件的出現，使得光學設計者可以方便地對光學系統進行性能優化，但這同時也會使得光學元件變得復雜，這就要求微光學元件制造技術能夠勝任加工出這些復雜的光學元件。對微光學元件設計者和制造者來說，單晶金剛石超精密加工技術具有很多優勢，比如，能夠加工真正的三維結構;加工零件的成形精度達亞微米級;表面粗糙度達Ra 值5nm，有些材料甚至可以達到1nm;能夠加 工大深寬比的結構等。因此，在過去十幾年內，超精密加工技術在微光學元件加工中的應用實例也在逐漸增多。如單晶金剛石超精密加工技術已成功應用于隱形眼鏡、棱鏡、非球面透鏡、微透鏡陣列、金字塔微結構表面、減反射光柵等結構的加工。用單晶金剛石車床加工的微結構。雖然超精密加工技術對某些結構光學元件的加工具有很多優點，但將超精密加工技術與復制成型技術結合起來或許是加工微光學元件最有效的方式，即用超精密加工技術來加工復制模具，然后利用該模具制作出微光學元件。用單晶金剛石車床加工光學元件模具，需要注意選擇合適的加工參數，以減小毛刺，降低模具的誤差，另外要能加工出合適的金剛石刀具。用金剛石車床加工的模具來制作的菲涅爾透鏡用于高架投影儀已獲得巨大成功。

　　微光學技術的不斷發展，對微光學元件制造技術提出了更高的要求，超精密機械加工技術，經過最近十多年來的快速發展，具有很多傳統光學制造技術，如光刻技術和LIGA 技術等所不具有的優勢：①能加工真正的三維結構，且精度達納米級;②能在模具上加工浮動對準結構;③能在同一元件上加工出不同深寬比的結構。在微光學制造領域，很多類似產品卻是由很多不同方法加工而成的，這說明了微光學制造技術的不成熟性，盡管超精密機械加工技術在微光學元件及其模具加工中的應用具有很多的優點，但也仍是處于初步發展階段。因此，超精密加工技術還具有很大的發展潛力。我們相信，超精密加工技術與復制成型技術結合，必將會推動微光學及其集成技術的大力發展。