快轴伺服装置是能在大行程内实现高频响的高动态加工设备。利用快轴伺服装置不仅能实现一些高陡度元件的车削加工更能提升自由曲面的加工效率。目前,国外发达国家对超精密快轴伺服加工系统的研究已经比较成熟,且研制出了商业化的快轴伺服装置,但技术较复杂,系统价格昂贵。我国近年来也开展了快轴伺服加工关键技术的研究,在装置设计、运动控制算法以及加工工艺试验等方面取得了一定的成绩,同样因为技术复杂度高,还没有得到很好地应用。本文基于国内外研究现状,提出一种线性导轨传动的快轴系统,研究其和静压导轨传动快轴系统的区别,通过优化设计和合理控制达到传统快轴系统的关键指标。主要研究内容如下:1.开展线性导轨传动的快速伺服装置设计,提出相应设计指标。选用线性滚珠导轨提高传动系统刚度,对运动部件进行了轻量化设计,提高系统运动响应频率,对系统结构进行了优化设计,并完成了实物样机的制造与装配。2.建立了快轴伺服装置的动力学模型,通过开环辨识实验,辨识得到系统的模型参数,并且依据模型设计了前馈加反馈的两自由度控制器。通过调节控制系统的参数,实现了快轴装置的高精度运动控制。通过测试,直线滚动导轨传动快轴装置在5mm行程20Hz频率作正弦轨迹运动时,跟踪精度达到±1μm设计指标。3.分析系统抗干扰能力和快速伺服状态下对工艺系统的影响规律,获取了快轴系统的闭环传递函数,分析了直线滚动导轨式快轴系统的跟踪误差来源,并对系统的伺服能力进行了检测。检测了快轴装置对机床的振动影响,为组建快轴伺服车削系统提供了依据。