随着微电子技术和信息技术的飞速发展，对各种光电子元件的加工要求越来越高，如何高效地获得光电子晶片超平滑无损伤表面已成为超精密抛光加工技术的研究方向，目前我国超精密加工研究与应用水平还落后于工业技术发达国家，因此开发具有自主产权的超精密双面抛光机、同时开展晶片双面抛光加工工艺技术的基础研究，为新研制的双面抛光机提供优化的加工工艺参数具有很重要的现实意义。本文根据超精密加工机床设计要求，提出了双面抛光机总体设计方案，在分析精密双面抛光机的控制要求及设计方案的基础上，研制了超精密双面抛光机的控制系统，详细介绍了实现该机控制的各部分硬件系统、自动加工控制流程和人机交互的控制界面，并对研制的设备进行了运行及检测。通过研究晶片、抛光垫与行星轮三者之间的运动关系，建立了行星式双面抛光运动轨迹数学模型，利用MATLAB软件分析了不同位置、不同抛光盘转速、不同转速比下的相对运动轨迹状态及对抛光质量的影响，然后根据研究抛光盘上的任一点相对工件运动轨迹密度分布均匀来建立抛光均匀性函数，并通过仿真研究得出影响工件抛光均匀性的关键因素。最后，本文研究双面抛光加工工艺参数如抛光盘转速、压力、抛光液种类、浓度和温度等对抛光效果的影响。在新研制的超精密双面抛光机上进行单晶硅双面抛光加工实验，通过优化单晶硅双面抛光加工工艺参数，实现单晶硅材料晶片的高效率、超光滑表面加工。