科学技术的发展日新月异,各种高精度、高表面质量的零件被广泛应用于国防军工、航天航空、分子结构医学等尖端科技领域。超精密加工技术是制约尖端科技发展的关键因素,同时影响一个国家科学技术与综合国力的提高。传统的加工方法对于复杂光学曲面及微结构功能表面等零部件的加工很难满足精度要求。快刀伺服技术因其加工效率高、精度高、加工质量好等优点,是目前复杂面形零件优质高效加工的最有前景的机械加工技术之一。本文针对我国在快刀伺服系统设计中存在定位精度、刚度较低的问题,设计了一种新型的微进给刀架,具体研究内容如下:综合分析国内外微进给刀架的研究现状及结构特点,综合结构优化的相关理论,利用拓扑优化方法对微进给刀架的柔性部位进行优化,得到一种新型交叉板型柔性移动副,对移动副刚度理论计算公式进行推导,通过有限元仿真分析法进行验证。分析了柔性移动副结构尺寸及几何形状对其刚度的影响。根据微进给刀架的设计要求及压电陶瓷驱动基本原理和特性,选择合适的压电陶瓷型号和控制电源。设计了一种以交叉板型柔性移动副为导向机构,基于压电陶瓷驱动的微进给刀架的新构型。对微进给刀架的整体结构进行静动态特性的数值仿真分析。通过静态特性分析可知刀架的结构刚度达到设计要求,刀架的集中应力远小于材料的许用应力。通过模态分析得到刀架的前四阶模态振型。对微进给刀架基本特性进行了试验研究,搭建试验平台对刀架的最大输出位移、定位精度、分辨率、结构刚度和固有频率等特性进行试验测试。测得刀架结构刚度为15.53N/μm、分辨率为12nm、定位精度为6.8nm、固有频率为2636Hz,阶跃响应时间为17ms。通过对比移动副刚度分析,刀架整体结构仿真与基本特性测试结果,验证了本文所设计的新型微进给刀架结构的合理性与可靠性。为精密及超精密加工提供技术支撑。