超精密加工技术作为高科技领域中的基础技术,已经成为一个国家科学技术发展的重要支撑技术。精密和超精密机床在超精密加工技术的研究和发展过程中起着决定性的作用。传统的超精密机床的精度主要是靠机床的基准元部件的精度达到的,然而,依靠继续提高超精密机床部件的精度来提高加工精度已十分困难。随着制造技术的不断发展,微量进给机构被广泛应用于超精密加工中,以实现刀具的精确微小位移,并在加工过程中对加工误差做出相应补偿以保证零件尺寸加工精度和表面质量。因此,在超精密加工领域中,微量进给机构已经成为十分重要的组成部分。本课题的研究对于提高超精密机床的加工精度和工件表面质量有着重要的意义。本文采用摩擦驱动原理设计了大行程、高分辨率的步进式微进给机构。该机构是由压电陶瓷驱动、滚珠丝杠传动、空气静压导轨支撑的微量进给机构。本文采用实验的方法对压电陶瓷微驱动器的特性进行了测试,得到了相应的特性曲线。根据气体润滑的基本原理,推导了空气静压导轨的静态性能解析计算公式,同时对空气静压导轨的静态特性进行了分析。本文设计的施压装置采用由压电陶瓷驱动的柔性四杆机构产生预压力,用有限元方法对柔性四杆机构进行了建模和计算,通过对柔性四杆机构的静态特性分析得到了在静力作用下的变形和应力分布。分析了摩擦传动机构的力学特性,对摩擦表面接触的特性进行了分析,并对摩擦传动在精密定位方面的相关问题进行了研究。本文对机构驱动转矩问题进行了深入分析,得到了对驱动转矩的影响因素;还对机构的传动链刚度进行了分析,推导出了机构的传动链刚度计算公式。本文建立了步进式进给机构的开环控制模型,对进给机构进行了实验研究。对实验结果进行了详细的分析,为闭环控制模型的建立提供了参考,为微进给机构的应用提供了依据。实验结果表明本文设计的步进式微进给机构可以应用在超精密加工中,如果采用闭环控制系统能使微进给机构获得更高的定位精度。