高速电主轴作为高速数控机床的核心部件,其结构设计与静、动态特性决定了机床性能。因此,对高速电主轴结构进行深入的研究,提高主轴的静、动态性能,对于提高电主轴性能有着非常重要的意义。1.本文结合Weiss 175982型电主轴的构型结构,分析了两种高速电主轴的典型结构构型,并分析研究了电主轴的典型失效模式及其影响。2.在分析高速电主轴结构构型的基础上,研究了轴承轴向预紧力对电主轴工作性能和轴承寿命的影响。分析和研究表明,轴承轴向预紧力的增加会使轴承额定使用寿命下降,使电主轴刚度增加。由此提出了基于电主轴回转精度和轴承工作温度确定电主轴轴向预紧力上下限值及轴承寿命和电主轴刚度优化额定值的预紧力选用准则。3.研究了电主轴的静态特性,提出了改变前轴承的预紧力可以提高电主轴静态特性以及减少刀端径向偏移量的结论。此外提出了通过改变拉杆弹簧的长度和EM值(Eject Measurement)可以微调拉刀力的结论。4.利用ANSYS软件对高速电主轴进行数值建模与仿真分析,得出了电主轴的固有频率随着前后轴承刚度的增加而增加。以电主轴的振动数据和轴承加速度包络值等测试手段对电主轴的动态性能进行评估,对失效模式进行预测。提出了改变轴承预紧力和转子动平衡来提高电主轴动态性能的方法。