高速切削加工技术,因其相对于普通加工技术所特有的实用性、广泛性、集成性、动态性、系统性、先进性等特征,得到越来越广泛的应用。为实现材料的高速加工,高速加工中心是必不可少的基础设备。而高速加工中心的最重要的部分就是高速电主轴,其加工性能的优劣直接受到高速电主轴性能的影响。因此,对高速主轴的性能与结构进行多体动力学的研究及优化,对改善高速加工中心性能、提高加工精度具有十分重要的意义。高速加工中心的主要运动部件为主轴及轴承组成的高速主轴系统。为优化高速主轴系统性能,选取主轴和角接触球轴承组成的系统为研究对象,以降低系统振动为优化目标,进行仿真。首先对轴及轴承进行多体动力学理论分析,分析其高速运动下的动力学特性,然后以SolidWorks、ADAMS等软件联合建立高速主轴系统的虚拟样机模型。对轴进行模态分析,得到轴的一阶临界转速,并确定仿真实验的振动测试点为主轴悬升端上的某点;对轴承保持架进行模态分析,得到保持架在各个频率范围内主要模态的特性,对轴承的结构动态设计及设备故障诊断有一定的参考价值。最后,对模型整体进行模拟仿真,分别以轴承密合度和滚动体数量为变量,在高速轻载的实验条件下,得到结论:1.不同的轴承密合度对主轴系统的振动影响较大。密合度与振动位移值在整个仿真区间内都存在近似的线性递减的关系,即轴承的密合度越大,系统的振动越小。故在实际中,可考虑适当提高轴承的密合度,以此来减小系统的振动。2.不同的轴承滚动体数量对主轴系统的振动影响较小,且对轴向振动影响远大于径向。在0～0.5s的启动时间内,滚动体数量越多,系统振动越小,在0.51s～1.0s的工作时间内,滚动体数量变化对系统的振动影响较小,几近于无。