目前许多由金属材料制成的三维微小零件都是在常规尺寸的超精密机床上加工而成的，这些机床成本高、效率低、能耗大、主轴转速相对较低，难以满足微小零件的加工要求。而微小型机床不仅有助于提高空间利用率和降低成本，而且由于惯性减小，从而容易达到高速加工和高精度运动控制。因此，对微小型机床及微细铣削加工技术的研究具有重要的理论意义和实际应用前景。 　　本文首先在对机床微小型化的有关问题进行分析的基础上，成功地研制一台三轴联动微小型机床实验样机，并在该样机上实现了包括直槽、圆、薄壁和仿人脸的数控加工。结果表明，该微小型机床实验样机技术可行，可以用于微细切削加工过程的实验研究。同时进行了微小型化机床相关技术的研究。利用有限元法和实验的方法对其进行结构动态特性分析，为微小型化机床的结构设计、有限元建模方法以及动力学分析提供重要依据，从而为微小型化机床的进一步研究奠定基础。 　　为了掌握微细铣削的规律，本文在常规铣削过程切屑形成模型的基础上，考虑到微型刀具切削刃钝圆半径及其柔性对材料去除的共同影响，建立了微细铣削过程切屑形成判别模型，利用该模型对微细铣削切屑的形成进行了分析和描述。并在实验样机上进行了一系列微细铣削实验，通过大量的实验分析，进一步掌握微细铣削切屑的形成及其影响因素。 　　对于微细铣削过程中表面的形成，提出基于最小切削厚度的微细铣削表面形貌仿真模型。通过对微细铣削表面形貌的仿真和计算以及微细铣削实验，获得了微细铣削表面粗糙度随每齿进给量变化的规律。并且系统地分析了微型铣刀的几何参数和所选用的每齿进给量以及最小切削厚度等因素，对微细铣削表面粗糙度的影响。 　　针对实际微细铣削加工过程，指出表面粗糙度不仅与刀具几何参数和切削用量有关，而且由于系统的振动，刀具的磨损及受力变形，积屑瘤的产生，微型铣刀跳动量的影响，以及材料不均匀性等微观结构的影响等等，都将使得微细铣削中实际获得的表面粗糙度难于与理论表面粗糙度相近。建立了基于响应曲面法的微细铣削表面粗糙度预测模型，通过预测模型可以分析切削参数对表面粗糙度的影响，并实现对表面粗糙度的预测和控制。 　　本文通过实验研究了微细铣削过程中毛刺的形成以及影响毛刺产生的因素和规律，以达到减小毛刺的目的。并通过合理地选择切削参数以及微小零件加工的刀具路径规划，可以减小微细铣削毛刺。