微小尺寸零部件在航空航天、医学及微电子工业等领域发挥着举足轻重的作用。在传统机械加工基础上发展起来的微细机械加工技术具有很大的灵活性,可以完成各种形式的铣削、车削、磨削等操作,同时相对于刻蚀类加工,微细机械加工拥有更高的加工效率,所以该技术拥有很好的发展和应用前景。具有特征尺寸的微小关键部件制造是目前制造领域的重点和难点。本课题主要面向航空重点型号技改项目中具有薄壁微结构的弹性敏感元件(薄壁微构件),研制超精密铣研复合微细加工机床,本文将分析并依据其技术指标要求进行复合加工系统设计,解决包含超精密运动系统的精度检测、高精度位置控制与微力感知检测等技术难题。根据微构件的加工需求,完成了超精密铣研复合加工系统的总体设计;根据气体静压支撑工作原理,推导了矩形空气静压导轨在节流孔单列分布与双列分布时静态性能的计算公式,并给出了节流孔单列分布时静态性能计算的一种修正方法,进一步完成了矩形气体静压导轨的静态特性计算。对十字形气体静压导轨进行设计,完成基于气体静压导轨的运动系统设计、装配调试以及精度检测。针对垂直方向精确进给的需求,完成了高精度垂直位移工作台的设计、制造以及精度检测。针对高速铣削方案,对微铣削中高速气浮电主轴进行通讯控制和调试,采用VS与LABVIEW编写控制软件;针对微构件的研磨加工的需求,对在位研磨中微力感知二维力传感器的进行设计和制造,完成在位研磨系统的调试以及研磨加工中对刀方案的确定。利用超精密铣研复合加工加床,进行了一系列的加工和验证性试验。对于微铣削加工工艺实验,探究了每齿进给量以及切削深度对微构件槽底表面质量的影响,进一步优化微铣削参数改善微构件的加工质量;完成了变质层精确去除的研磨工艺实验,研究研磨膏粒度以及研磨轨迹对微构件加工的影响。成功加工出合格的微构件,为将来微构件的批量加工提供技术支持。