高速加工能显著的提高生产率、降低生产成本和提高产品加工质量,是制造业发展的重要趋势,也是一项非常有前景的先进制造技术。实现高速加工的首要条件是高质量的高速机床,而高速机床的核心部件是高速电主轴单元,它实现了机床的“零传动”,简化了结构,提高了机床的动态响应速度,是一种新型的机械结构形式,其性能好坏在很大程度上决定了机床的加工精度和生产效率。本文在国家自然科学基金项目《高速电主轴机电耦合动力学分析及仿真与实验研究》(项目编号50675233)、重庆市重大科技攻关项目《装备制造业典型基础部件关键技术研究及产业化》(项目编号CSTC, 2006AA3010)和重庆市科技攻关项目《高速高性能主轴系统关键技术及典型应用》(CSTC, 2005AC3029)的资助下,对高速电主轴进行了模态、振动和动态加载等方面的实验研究,主要做了以下几个方面的工作:基于模态分析理论,对最高转速60 000 r/min的磨削型高速电主轴进行了模态实验。介绍了实验方法和过程,并分析了实验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),实验结果符合高速高精度加工的基本要求。由于高速电主轴在工作状态下产生的振动对高精度加工影响较大,因此通过对最高转速60 000 r/min的电主轴进行不同转速下的振动测试实验和模态参数的识别,得到了电主轴在工作状态下多个重要部位的时频域信号,分析了多个测点的振动加速度和振动速度,以验证其是否符合高精度加工生产的要求和所采用实验方法的正确性,同时说明了电主轴产生振动的主要原因。并运用随机子空间法对其进行模态参数的识别,排除了电主轴在共振区工作的可能性。针对高速电主轴高转速难加载的问题,提出了使用经改造的测功机对电主轴进行加载实验的方案;根据电主轴转速的不同,提出了对拖式和非接触式两种不同的动态加载测试方法;详细描述了对拖式加载方法的系统构成和加载原理,该系统不但可以完成对电主轴的加载,还可以测出加载过程中电主轴的基本参数,并绘制出相应的曲线,使电主轴在不同工作点的状态一目了然;应用该系统对最高转速为15 000 r/min的电主轴进行加载实验,得到其特性曲线,分析并处理实验数据,得出被测电主轴本身所具有的特性及其存在的问题;解决了高速电主轴无法进行准确加载实验的问题。