随着民用和国防等众多领域对微小型化产品的需求不断增加,人们开始越来越关注微小零件的设计与加工问题。微细铣削加工技术在制造复杂三维几何形状微小零件中具有重要的作用。然而,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。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,进行基于微小型机床的微细铣削表面粗糙度和残余应力的研究对实际生产和科学研究有着重要的现实意义。首先,本文对基于PMAC卡的微小型机床实验样机的进给系统进行了控制参数整定。由于该机床采用压电陶瓷超声电机直接驱动工作台,进给系统的定位精度对机床的加工精度影响很大。因此对机床的进给系统控制参数进行了整定,使其满足一定的要求,为后继的微细铣削试验提供了条件。其次,对硬铝合金LY12材料进行了一系列铣削微槽的试验。先采用二因素析因设计方法,考察了刀具悬伸量L、刀具直径D以及轴向切深ap、每齿进给量fz及其交互作用对表面粗糙度的影响规律。然后,采用响应曲面法中应用最为广泛的中心复合设计试验方法,及回归分析方法建立了铣削微槽表面粗糙度预测模型。利用该预测模型,不仅可以分析比较各参数对表面粗糙度值的影响程度,还可以在铣削前根据加工要求选定合适的铣削参数,从而达到控制优化微细铣削表面粗糙度及提高金属去除率的目的。最后,先通过Deform-3D有限元软件对微细铣削薄膜的过程进行动态仿真,估计其残余应力的范围。然后利用微细铣削技术制作了厚度为10μm左右的3J21弹性合金材料薄膜,并使用纳米压痕仪XP系统测量了薄膜的载荷和位移关系,结合纳米压痕法和微桥力学理论模型计算得到薄膜的弹性模量和残余应力,来验证有限元仿真结果。结果表明,利用微桥法测量微细铣削薄膜的测量方法是可行的。