目前,异形外圆型面的活塞已经成为主流,然而,传统车削方法无法加工此类型面,因此,用于驱动刀具加工异形外圆活塞的高速精密微位移系统便成为异形外圆车床的关键技术。现如今,各个厂家大都基于DSP开发专用控制器用于控制刀具的运动,这样开发周期长且比较复杂。本文提出了一种基于EtherCAT控制网络构建高速精密微位移控制系统的方案,并对其进行了深入的研究。首先,分别从机械、电气、软件详细说明了整个系统的结构,通过对基于EtherCAT总线的控制技术和TwinCAT工作原理的分析,论证了基于EtherCAT控制系统构建高速精密微位移系统的可行性,进而在软件上给出了控制U轴高速往复运动加工异形外圆的方案。其次,基于刀架系统运动学分析,提出了控制策略,建立了位置闭环系统的初步结构；通过扫频的方法对位置闭环模型参数进行辨识确立系统模型；利用辨识模型设计了离线频域幅相调整器,实现位置闭环输入信号的调整。然后,通过对活塞异形外圆型面轨迹规划及离线幅相调整技术的研究,生成离散数据,实现了异形外圆型面数据的在线插值,并开发了可以直接用于车削的加工数据生成软件。最后,通过实验对位置闭环系统的动态参数进行了整定；通过对标准椭圆、修正椭圆、椭圆和偏心圆组合截面的空载试验,验证了3000r/min离线幅相调整器高频响补偿效果；实际切削实验表明：在500r/min条件下,异形外圆加工精度为±2um,一定程度上满足工艺要求。