电主轴单元的结构设计、热态特性和动态特性在很大程度上决定了高速数控机床的加工质量和切削能力,也是影响其加工精度的重要因素。对主轴单元进行热态特性和动态特性的研究,对进一步提高高速机床的工作性能有十分重要的意义。本文以HMC80卧式加工中心用电主轴为研究对象,以实现电主轴的高速、高精度为目标,采用有限元方法,运用ANSYS软件,对电主轴的热态特性和动态特性进行研究,具体工作如下:1.主轴动态特性的分析确定了电主轴的支承型式并计算了电主轴前后轴承的径向刚度。建立电主轴动态分析的三维有限元模型,利用ANSYS软件对电主轴进行模态特性分析和谐相应分析。分析电主轴的振型、固有频率和临界转速。计算了电主轴在一般工况下的切削力,研究电主轴前端面对频率的动态响应位移,并提出改善电主轴动态特性的措施。2.主轴单元热态特性的分析确定了电主轴热分析的边界条件和热载荷,建立电主轴热分析的二维有限元模型,利用ANSYS软件对电主轴进行稳态热分析和热—结构耦合分析。分析电主轴单元的温升变化及温度场分布情况,对电主轴的热变形和热应力分布情况进行分析和讨论,研究温升对电主轴性能的影响,并提出改善电主轴热态特性的措施。3.热态特性和动态特性的耦合影响研究由前面的分析结果得出影响主轴动态特性和热态特性的关键因素,进而建立热态特性和动态特性的联系,应用ANSYS软件对建立起来的耦合模型进行有限元分析,为主轴的热态特性和动态特性的关系做出定性的分析。