精密工作台的定位精度是制约机床加工精度的关键因素之一。宏微驱动的超精密定位工作台将系统划分为宏动和微动两个部分,宏定位工作台完成系统的高速度、大行程、低分辨率的运动,微定位工作台系统行程小,分辨率高,用来补偿宏定位误差和抑制残余振动,从而获得整个超精密定位工作台系统总体上的大行程、高速度、高精度、高频响等指标。宏微驱动超精密定位工作台是解决机床系统定位过程中大行程和高精度之间矛盾的有效途径。本文在分析国内外宏微驱动技术的基础上,以上海市科技攻关项目“面向精密磨床的压电驱动超精密定位工作台研制”为背景,研制了基于伺服电机和滚珠丝杠的宏进给定位系统和以压电陶瓷驱动的微进给工作台,并以精密线性光栅尺、电感式测微仪和磨加工主动测量仪实现系统的位移全闭环控制,达到了设计目标。本文的主要工作包括:1.以压电陶瓷驱动器的工作特性为基础,根据导向支承机构的杠杆原理,确定了以柔性铰链组构成的导向支承机构结构设计,并采用有限元法对机构进行校核,满足设计中对结构的强度、刚度的要求。基于结构疲劳寿命分析基本理论,采用有限元法对柔性铰链进行结构疲劳寿命分析,估算出柔性铰链的疲劳寿命,满足高周疲劳寿命的使用要求。2.在分析宏微驱动系统的数学模型的基础上,建立了宏微驱动系统动力学分析模型,对宏微驱动超精密定位工作台系统的关键技术进行研究,为压电陶瓷驱动控制系统研制奠定基础。3.采用多项式拟合法,建立压电陶瓷的前馈控制模型,并设计基于前馈模型的闭环控制系统;结合精密磨削加工工艺的特点与要求,设计基于宏微驱动超精密定位工作台的工件加工工艺流程,建立数控系统和微进给控制系统的通信,解决宏微驱动控制系统的集成问题。4.微进给定位系统进给精度达到±0.03μm,基于超精密定位工作台的精密外圆磨床最小进给量达到0.1±0.02μm。通过大量切入磨和纵磨测试,获得了很好的加工效果,为宏微驱动超精密定位工作台技术在磨床上的进一步应用打下了基础。