本文基于一种压电型柔性铰链快速刀具伺服机构(fast tool servo,简称FTS),分析了该机构的误差产生的原因,并从机构静态的几何误差和机构运动的动态误差两个方面进行了详细考查,并进行了建模与分析。快速刀具伺服机构是目前进行光学自由曲面加工的较好方法,具有独特的技术优势,在业内得到了广泛的认可。自由光学曲面在军工、宇航等领域应用较多。近年来随着生产力的进步,人们对使用产品的精度提出越来越高的要求,这方面民用产品以其大众化、商品的多样化,并且产品需求数量大,这其中蕴含着巨大的经济利益。如：轿车已经从贵族的奢侈品,转而成为大众消费品,每年都有至少几百万辆的销售,这还不计入高档次的轿车。现代轿车的车灯多使用光学自由曲面,过去传统的加工方法效率低、精度差,成本昂贵。市场经济链条下,降低成本,选用最优方法提高效率,占领市场高地,争得利益,是在竞争大潮中站住脚的关键。正是这样的推动,引起了制造业的发展与变革。上面所谈到的只是光学自由曲面的应用之一。快速刀具伺服机构是加工光学自由曲面的最佳方法。而加工光学自由曲面也是快速刀具伺服机构的具体应用之一。因此,该方法受到了制造业的普遍关注。自诞生以来,对其在理论与应用的研究就从未停止过。快速刀具伺服机构,其原理就是刀具在可控制的高频响应驱动装置的驱动下做往复运动以达到切削加工目的的技术。该方法适用于切削非回转对称曲面及重复加工具有复杂外形的零件。加工过程中,一次走刀就可以得到较高的形状精度和较好的表面粗糙度。快速刀具伺服技术在具有光学自由曲面零件的生产过程中具有明显的经济效益和发展潜力。从高端技术的发展走势看,一般都是应用于军工领域,而后在逐渐民用通用领域。从FTS的发展看,正逐步进行过渡,巨大的民用产品需求和市场吸引,正推动快速刀具伺服机构迎来发展的机遇期,特别是向低成本、高频响、高精度、高稳定性、高耐用性方面的发展。这是今后一段时间内,FTS发展的必然方向。在上世纪80年代,FTS诞生于美国,历经近30年的发展。目前,其应用领域已经从机构误差补偿,到自由光学曲面切削等多个领域。FTS产品的类型较为丰富(国外实际应用较多)。FTS的驱动器,从最初的压电陶瓷,开发出了磁致伸缩型、洛伦兹力型、麦克斯韦力型。导向支承机构也有长足的发展,开发出了静压导轨、柔性铰链等性能优越的结构。FTS的控制方法不断进步,为其实现高精度、精确定位等提供了有力保证。本文研究的是压电陶瓷驱动的柔性铰链型FTS。压电陶瓷是FTS的常见驱动器,而且柔性铰链具有无摩擦、无空程、刚度好等特点,在FTS的设计中被广泛使用。因此,这是一种常见的FTS类型,具有FTS的一般性,研究的结论具有普遍的意义。本文考察了FTS的误差产生原因,定性地分析了各个误差对总体误差的影响程度。对FTS进行了几何误差的建模与分析,同时从动力学角度,对FTS进行建模分析,并对上述分析进行了仿真。本文研究针对通用型FTS进行了一般性的粗浅探讨,本文结论旨在对从事FTS的研究、设计以及制造起到参考作用。