微细切削加工技术作为重要的军民两用技术,已经成为现代科技研究的前沿课题之一。微细切削加工技术区别于MEMS技术和超精密加工技术,是利用传统加工方式针对微米级以下小零件进行高效率、高精度的微细制造。为了降低机床成本、提高加工效率、减少能耗,国内外正在发展微型机床和微型工厂。目前我国在微细切削设备专用机床研究方面尚属初期,部分院校和研究院所各有所长。本文在大量查阅国内外资料的基础上,详细论述了微型机械加工与小型化机床研究相关技术的国内外发展状况,对微细铣削加工和微型铣床研究现状进行了系统归纳。设计并构建了一台专用于微细铣削加工的小型三轴数控微细铣削机床系统。完成了微型数控铣床总体方案设计,确立了机床的整机结构、总体布局以及关键部件(控制系统、主轴系统、进给系统、精密台钳系统、刀具冷却系统、加工环境系统、夹具体和机床底座等)的选型与设计,研发出采用陶瓷球轴承油气润滑高速电主轴、伺服电机+滚珠丝杠+精密光栅尺的进给伺服系统以及基于IPC的三轴运动控制的微型数控铣床,机床的本体尺寸为194mm×194mm×400mm,机床的工作空间尺寸为50mm×50mm×102mm,能实现微米级加工。微型机床整机结构设计对加工精度影响显著,整机结构设计将直接影响整个微型铣床的加工精度。本文利用有限元仿真分析方法对微型数控铣床的整体结构进行了静力学分析和动态特性分析,对整机在结构设计上能否满足加工精度设计要求进行了校验,研究成果为机床结构的优化设计提供参考。为了验证微型数控铣床的性能,进行了机床定位精度和重复定位精度测量实验,实验结果证明所开发的实验样机能够实现微米级的进给,能够满足后续微细铣削加工的研究。最后,为了考察该微铣床的实际加工能力,进行了微型数控铣削数控加工实验。