高效精密数控磨床是实现高效精密加工的装备,作为机床的核心功能部件,砂轮主轴系统的动、静态性能对机床的加工质量起到关键作用。液体动静压混合轴承依靠外部供给的压力油,在轴承内形成一层压力油膜,使得主轴从启动到停止始终悬浮于油膜中,具有无磨损、使用寿命长、启动功率小、速度范围宽、承载能力大、精度高等特点,因此在高效精密加工磨床中得到了广泛应用。本文针对砂轮主轴系统进行的有限元研究和实验工作包括以下几个方面:首先,分析了液体动静压混合轴承的设计计算中用到的基本控制方程:质量守恒方程、动量方程、能量方程以及雷诺方程,说明了流体在轴承中流动状态可以通过计算雷诺数的大小判断,以及毛细管节流器结构参数的选取准则,然后介绍了轴承油膜承载力、流量和温升的计算。其次,分析了七个参数对深浅腔结构的动静压混合轴承承载力、刚度、油膜温升和流量的影响,其中七个参数分别为供油压力、主轴转速和润滑油粘度这三个工作参数,以及轴承宽径比、轴向封油边长度、初始直径间隙和浅腔深度这四个结构参数。在要求油膜温升不高于20℃的基础上,找出能够满足轴承油膜承刚度最大的参数取值,为后续的主轴静动态特性分析做了准备。再次,对以动静压混合轴承位支撑的砂轮主轴系统的静动态特性进行了分析计算,其中静态性能采用数值计算,分析了主轴的结构参数和轴承刚度对静刚度的影响。动态性能采用有限元数值仿真,计算了主轴系统的前八阶固有频率以及各阶固有频率对应的振型,分析了砂轮端悬伸长度、轴承支撑间距、砂轮规格以及轴承刚度对临界转速和动刚度的影响,提出了主轴系统静动态特性的改善措施。最后进行了动静压主轴系统的固有频率测试,将主轴动态性能的实验数据与仿真计算值做对比,说明了仿真计算的可靠性。