微小型机械加工系统是目前世界上重要的性技术，这种桥梁 技术实现了微观加工制造领域与宏观加工制造领域的相互连接，并作 为了 21世纪重点技术的发展方向，国内外科研学者倾注了大量的物 力，财力用于微小型加工设备的研究，并取得了一定显著的科研成果ra。 其中，曰本、欧美等发达国家在微小型加工设备方面的研究起步较早, 并且有许多技术已经实现了商品化，为世界微机械制造技术的发展做 出了贡献。相比之下，我国在微小型加工设备的研究方面起步较晚，但也取得了一定的科研成果。

1国外微小型加工装备的研究现状

曰本科学技术研究院AIST于1998年开发出了当时被认为 是小的微小车床，这台微小车床的外型尺寸为长32mm,宽 25mm,高30.5mm,其重量仅为mOg22洳图1 ,在这台微小车床上装备 有一个刀架和一个微机电驱动主轴，其定位精度达到25nm,通过对步 进驱动进给方式的优化，实现了进给率为400pm/s的平滑进给,其主轴电机功率虽然仅有1.5w,但可实现 10,000rpm 的转速。

2005年位于曰本的NANO株式会社成功研 制出了一台小型的精密CNC加工机床2 (如图2 所示，该精密机床的加工精度能够达到微米级, 并且已经实现了商品化。

西北大学和伊利诺伊斯大学两所大学院校共 同研制出了一台主轴转速能够达到200,OOOrpm, 进给系统的分辨率能够达到0.5pm的微小型车床 44 ft卩图3所示，密歇根大学在此方面也进行了大 量的研究工作，并成功的研制出了一台能够进行 三维复杂曲面加工的微小型加工单元55洳图4所 示)，这台微小型加工单元的主轴驱动方式采用气 动涡轮机驱动，主轴的转速能够达到 20,000rpm,主轴的回转精度能达到1pm,其定位 精度能达到0.5pm。

弗朗恩霍夫研究院Fraunhofer Institute针 对应用常规尺寸的机床加工微小型零件所出现的 诸多问题，在微小型加工系统的研究方面进行了 一系列的研究工作，并已成功研制出了微小型加 工中心[6洳图5所示。

2 国内微小型加工装备的研究现状

在微小型加工设备研究方面我国起步相对较 晚,但其发展却相对较快，并有一些技术已处于地位。国内有多家科研院所及高校开展了 关于微小型制造技术方面的研究，其中哈尔滨工 业大学,北京理工大学，南京航空航天大学，清华 大学，长春理工大学等一批高等院校取得了 的研究成果。

哈尔滨工业大学的精密工程研究所于2007 年研制出了一台微小型超精密三轴联动数控铣床 77 (如图6所示)，该机床的外形尺寸为300mmX 300mm x290mm,主轴转速达到了 160,000rpm,主轴回转精度达到了 1,工作台重复 定位精度±0.25pm,位置精度±0.5pm/75mm,机床 使用的刀具为进口刀具，最小直径为0.15mm。

北京理工大学研制了一台用于加工形状复杂 的微小型轴类零件的微小型车铣加工中心2洳图 7所示）该加工中心工作台的重复定位精度为± 0.2pm,进行车削加工时车削主轴转速能够达到 8000rpm,进行铣削加工时铣削头主轴转速能够达 到 60,000rpm。

多年来长春理工大学一直致力于超精密微小 型加工设备的研究，并研制出了一台三轴联动数 控铣床9,机床外形尺寸为400mm x400mm X 500mm,主轴转速达到60000rpm,主轴径向 跳动误差为±1pm,工作台采用滚珠丝杠精密滑 台,其运动精度为±0.4pm/100mm。

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