高速加工是以大幅度提高切削速度来达到提高生产率、加工精度、加工质量和降低成本的现代制造技术。在现代制造技术中,高速切削技术已成为一个不可阻挡的发展潮流。高速机床是实现高速切削的首要条件,而高速电主轴是高速机床的核心部件,与传统的传动方式相比,高速电主轴使用内装式电机,取消了诸如齿轮、皮带等中间传动环节,实现了机床的“零传动”。本文首先介绍了电主轴具有高精度、高刚度、抗振能力强、热稳定的优良性能,并针对于典型陶瓷电主轴,进行结构与工作原理上的讲解,对关键部件主轴与轴承进行了详细的阐述。当电主轴受到轴承预紧力预紧的情况下,应用赫兹理论计算角接触球轴承的接触应力、接触刚度和接触变形,并予以分析。以150MD24z7.5型钢质电主轴为例,运用ANSYS建立其三维分析模型,分别通过数学计算和仿真对轴承的预紧力所导致的振动和温升进行研究,分析主轴转子的振动、轴承的摩擦生热及温度场分布,并用实验对上述仿真和计算进行验证。同时,应用上述方法,确定170SD30无内圈全陶瓷电主轴合理的预紧力,并对其产生的振动、温升进行实验验证。针对于本课题组设计的170SD30无内圈全陶瓷电主轴,施加根据上文确定的预紧力,利用传递矩阵法进行固有频率计算分析,并用有限元分析软件ANSYS对主轴的转子进行模态分析,同时建立电主轴的动态测试系统,采用锤击法对电主轴的动态响应特性进行实验研究,将三者结果进行对比分析,研究其动态特性,同时表明,ANSYS有限元仿真的可行性和快捷性。在工程实际中,合理的预紧力对提高轴的旋转精度、减少振动噪声和保证轴承寿命都是十分有利的,做这方面的研究能够对优化轴承、轴系刚度的研究领域发展起到一定的促进作用。