超精密加工技术是现代制造技术的重要组成部分,它直接影响着国防水平和民用加工技术的发展,几十年来,各工业强国都在超精密加工领域进行了深入的研究,并取得了巨大的成就。超精密机床是超精密加工的重要手段,转台系统是确保机床加工质量的核心装备之一,因此对转台部件研究具有重大的意义。根据课题中转台设计的具体要求,选择闭式气体静压轴承作为支撑部件,将重点放在了支撑系统和控制系统的设计上。研究了气浮轴承的原理,确定了小孔节流的结构形式,轴承布局为径向轴承和双向止推轴承结合的方式。利用表压比法设计了轴承的详细尺寸,通过工程计算,得到了转台在一定工作压强下的承载力、静刚度和耗气量等性能参数。为了提高转台的控制精度,采用UMAC控制器、线性驱动器、直流无刷力矩电机和圆光栅组成全闭环控制系统。根据气体润滑轴承的基本原理,建立了转台止推轴承在柱坐标下的Reynolds方程,利用Fluent有限元分析软件,研究了气膜平均厚度和供气压强对止推轴承静态特性的影响规律,并对转台的静态刚度进行测量,将测量的结果与理论计算结果和仿真结果进行比较,验证了转台系统设计的合理性。利用WORKBENCH对转台进行模态分析,得出其各阶固有频率和模态振型,结果表明转台在正常转速下不会引起谐振,同时也采用高精度回转误差分析仪对转台的回转精度进行了测试,结果表明转台的轴向误差比较小,径向误差稍大,针对转台的回转误差进行了分析并提出了改进措施。基于UMAC和驱动器完成了控制系统搭建,在搭建的控制系统基础上建立了力矩电机运动的数学模型,使其满足设计要求,通过Simulink仿真调试得出最佳PID参数。基于UMAC控制器对控制参数进行了整定,得到了转台实际工作的最佳控制参数。利用激光干涉仪测量了转台初始定位精度并基于UMAC的误差补偿功能进行补偿,使转台定位精度达到设计指标。