高精度加工是从20世纪60年代发展起来的机械加工新工艺，它不同于传统的加工方法，其更大的特点是综合应用机械发展的新成就，以及现代电子技术、测量、计算机等新技术，是机电一体化的结晶。高速高精度加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展而日益成熟，其飞速发展得到了学术界和工业界的广泛关注。
  高速数控冲床必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统，才能实现材料切削过程的高速化。为实现高速进给，除了可以采用经过改进的滚珠丝杠以外，还可采用“直线电机”和“并联虚拟轴机构’’等新型的高速进给方式。从结构、性能到总体布局，三者之间都有很大的差别，形成了兰种截然不同的高速进给系统。高速加工的切削速度是常规切削度的10倍左右，为保证零件的加工精度、表面质量和刀具的耐用度，则进给速度也必须相应提高10倍左右，达到60m/min以上，有的甚至高达120m/min，在滚珠丝杠驱动方式下其极限值约为进给速度60m/min和加速度1g，而使用直线电机后可达到l 60m/min以上和2.5g以上，定位精度可高达0.5～0.05 um。
  一、直线电机
  1993年德国Excello公司首次采用德国Indramat公司开发成功的感应式直线电机生产HSC-240型高速加工中心，该加工中心采用德国Indramat开发豹感应式直线电机，该机床最高主轴转速为24000r/min，工作台更大进给速度为60m/min。同时，美国Ingersoll公司采用美国Anorad公司生产的永磁式直线电机也研制成功HVM．800型高速加工中心。其进给最高速度达76.2mfmin，进给加速度达l-J.5g。意大利Vigolzone公司生产的三轴采用直线电机的高速卧式加工中心，进给速度三轴均达到70m/min，加速度达到lg。德国西门子公司直线电机更大进给速度达200m/min，加速度可达2.5g以上。
  最近美国Cincinnati机床公司采用直线电机作为进给驱动系统为航空航天工业成功的开发了Super Mach大型高速加工中心，其X轴的行程长达46m，工作台更大进给速度60m/min．快速行程100m/min，加速度2g，主轴最高转速60000r/min，主电机功率80kw，生产效率极高。
  采用直线电机驱动的高速进给单元的特点是：速度离、加速度大，定位精度高、承载能力强，是超高速、大行程、高精度机床理想的进给系统，有良好的应用发展前景，有望成为2l世纪高速数控机床进给系统的基本方式。但是其成本较高，而且要求必须有高性能和高灵敏度的伺服驱动系统，很难被中小企业接受．同时存在如发热、隔磁、结构轻化等问题，还有待进一步的研究。
  二、并联虚拟轴机构
  近年来出现了一种全新概念的机床进给机构—并联虚拟轴机构。它的基本原理建立在1964年由英国人Steward设计并获得专利的六杆结构的基础上（称之为Steward平台）。具有这种进给机构的机床称为“并联运动学机床”(Parallel Kinematic Machine，PKM)。1994年美国Giddings& Lewis公司和英国Geodetic公司在芝加哥国际机床博览会上，首次展出了由这种机构实现多坐标进给运动的数控机床和加工中心，引起国际机床界的轰动，被认为是机床结构的重大革命。近IO年来，这种机床在国内外发展很快，并已开始用于生产。
  虚拟轴机构是机床实现高速进给的—个很有发前途的进给驱动部件，受到国内外相关领域研究者的普遍关注，但由于存在的问题比较多，解决起来也较困难。因此，并联虚拟轴机床要被工程技术界接受和生产应用尚需时日。
  目前，采用交流伺服电机驱动的滚珠丝杠进给系统仍是高速伺服系统主要的驱动装置，其加速度可以达到1g，进给速度可以达到40-60m/rnin，定位精度20-50um。与采用直线电机相比，高速化的滚珠丝杠传动能够大幅度降低生产成本。日本已经研制出实现超高速、高刚度以及高承载能力的滚珠丝杠，其进给速度高达1OOm/mm。随着科学技术的进步，以往担心大导程滚珠丝杠副驱动对加工中心精度的影响，设计时取导程Ph<lOmm。而在1999年日本国际机床展览会上看到大部分高速加工中心都使用大导程滚珠丝杠副。如日本马扎克公司在FF660机床上使用滚珠丝杠副，机床快速移动速度达90m/min，加速度达1.5g。如此看来采取有效的改进措施如：16-32mm大导程、加强滚珠循环部分零件、多头螺纹以增加有效圈数、改进滚道形状等，可以提高滚珠丝杠副的驱动速度，加快高速加工发展的历程（如表1.4所示）
  滚珠丝杠还是目前高速加工的主要进给系统，所以对于高速下提高精度的滚珠丝杠进给系统的研究还是工程师们所研究的主要闯题，在进给系统的传动过程中，各部件之间存在的间隙、摩擦、弹性变形会对机械伺服系统会造成不良影响，这已成为伺服系统定位精度、跟踪精度动态性能提高的瓶颈。因此，研究间隙、摩擦和弹性变形（刚度）等因素对给给伺服系统动态特性的影响，采取有效的方法减少、抑制或消除这些不利因素的影响，愈来愈成为近年来许多科学工作者关注的焦点之一。
  在采用闭环控制消除丝杠导程、间隙等误差后，高速高精度数控进给伺服系统中存在的摩擦就成为轮廓误差的主要原因，如何有效地消除摩擦的影响已成为相当多的研究人员的研究课题。虽然有文献报道说可以通过仔细调整控制器参数来对其进行一定的抑制，但大多数研究人员认为可通过进给位置指令增加额外的指令脉冲来抵消。据报道，Tung.E.D等采用重复控制的方法得到了很好的效果，但这种方法不适合再迸给系统和加工半径变化的数控进给伺服系统使用。日本农工大学的一个科研小组在堤正臣教授的带领下从事高速高精度数控进给伺服系统的研究已有多年，在研究中，科研小组认为解决数控进给伺服系统的高速高精度问题首先要了解所研究的对象，建立起合适的数学模型，从机理上认识数控进给伺服系统在高速高精度的要求下存在的问题，然后才有可能解决其存在的问题。该小组采用模型适配法（model-matching），通过对所研究的数控进给伺服系统建立数学模型进行补偿的方法取得了一定的成效，但对于系统中存在的摩擦等影响系统性能的因素还没有找到很好的解决办法。
  数控冲床床的进给最高运动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于驱动及位置控制系统的动态与静态性能。因此，研究与开发高性能的驱动系统及位置控制系统，一直是研究数控冲床的关键技术之一。人们在提高高速数控机床的定位精度运用了很多方法如：合肥工业大学吴焱明采用分段线性精确定位的方法、南京航空航天大学王宏涛采用滚珠丝杠螺距误差补偿法、北京航空航天大学周正平采用待加工轨迹监控的方法等、在控制上还运用了模糊学、人工智能等前沿学科的知识，但是要想进一步提高，仍需大力提高驱动系统和进给系统的响应特性以及改进控制算法，这仍是今后高速机床高精度定位的发展方向。
  另外，如何消除进给系统中非线性间隙和摩擦对进给系统动态特性的影响，目前除了改变机械伺服系统的结构设计，减少传动环节，选择更好的润滑剂以及减小动摩擦和静摩擦之间的差值来解决外，还采用改进控制策略的方法。文献[33]针对系统中非线性间隙环节对系统稳定性影响进行了理论分析和实验研究，揭示了机电液伺服系统稳定区域与系统各参数之间的关系。Kao,J.Y，Cheng.H.E等认为间隙使系统产生了静动恋轮廓加工误差，影响了系统的运动精确性l34-38。文献[39][40]提出了一种基于摩擦参数辨识的PD控制分析方法，在速度环中采用PD控制，从而使PD增益的调节由纯粹的经验上拜为理论。B.Friedlartd等将库仑摩擦表示成时间的函数，提出了基于非线性观测器的自适应补偿方法[41]。近几年来，智能控制理论在摩擦补偿中得到了广泛的重视。其中包括神经网络自适应摩擦补偿t42-451基于模糊推理的摩擦补偿和基于GA的摩擦补偿方法。
  总之，数控进给系统作为数控系统的主要运动部件，其重要性是很明显的，可以说，数控冲床的加工速度和加工精度提高依赖予数控进给伺服系统的进给速度和定位精度的提高，没有性能好的数控进给伺服系统，就不可能有好的数控系统，可以看出，高速高精度数控进给伺服系统的研发是研究高速高精度数控系统的关键。