王晓慧 孙 涛

(哈尔滨工业大学精密工程所，黑龙江哈尔滨 150001)

微结构表面是指具有特定功能的微小拓扑形状的表面，其特征尺寸一般不大于微米级。这些微小拓扑形状具有高度规则的结构特征，这些特征与传统的表面参数及统计特征不同，它们一般都有很大的深宽比。这些表面结构使得元件表现出某些特定的性能，如光学性能、粘附性、摩擦性、润滑性和耐磨损性等［1］，并且能够实现普通元件难以实现的阵列、微小、集成、成像和波前转换等新功能，因此被广泛应用于光束整形、光学器件互连、三维成像与探测等领域［2］。随着高精度、高刚度的空气静压主轴和精密伺服机构的出现，使得利用超精密车削加工技术来加工具有微三维结构表面的元件成为可能，并逐渐成为微制造领域中的一个非常重要的研究方向。对于非轴对称微结构的金刚石车削加工来说，机床不仅需要具有多自由度即高次轨迹联动控制能力，还需要具有良好的高频动态响应性能和很高的分辨率，传统的多轴联动机床很难满足其要求。近几年来，随着驱动技术和控制技术的发展，出现了快速刀具伺服技术(Fast Tool Servo，FTS)［3］，这种加工方式是利用2个直线轴X、Z，以及1个旋转主轴，通过为主轴的转动角度添加反馈与控制手段，突破了在3轴车床上加工非轴对称微结构等自由曲面的限制。

由于压电陶瓷具有分辨率高、响应快、刚度大等优点，成为常用的FTS驱动元件，但是压电陶瓷本身所固有的迟滞、蠕变等非线性特点不但会降低FTS系统的控制精度，而且可能造成系统失稳［4－5］。……