液体静压电主轴是由液体静压轴承支承的高速电主轴系统。由于液体静压轴承油膜厚度的自适应特性,克服了刚性轴承电主轴回转精度不可逆的缺点,同时具有高回转精度、高承载能力以及高刚度特征,因而在现代精密、超精密加工机床中得到广泛应用。在液体静压电主轴的切削加工过程中,其轴心轨迹是主轴回转精度和液体静压轴承油膜厚度最小值的动态反映,故可依据主轴的轴心轨迹判断主轴系统是否处于稳定状态,进而判断液体静压轴承的设计参数是否合理。尽管国内外围绕液体静压电主轴的轴心轨迹做了大量理论与实验研究,但在高速下如何保证液体静压轴承形成全油膜润滑,并使其具有高回转精度、高承载能力和高刚度特征,尚未见有详细的论述。为解决这一难题,本文基于薄壁小孔液体静压电主轴系统,通过建立主轴系统轴心轨迹的非线性数学模型,在分析静压轴承结构参数对主轴轴心轨迹运动规律影响的基础上,详细论述了切削力对液体静压电主轴系统轴心轨迹的影响,具体内容如下:首先,以薄壁小孔节流四油腔液体静压滑动轴承-主轴转子系统为研究对象,建立液体静压轴承的流体雷诺方程,同时联立流量连续性方程,并结合五点离散法,计算出液体静压轴承油膜力的分布;以此为基础,对液体静压电主轴系统进行完整的受力分析,建立系统的动力学方程,进而结合欧拉法建立液体静压轴承-主轴系统轴心轨迹的数学模型。其次,基于所建立的液体静压轴承-主轴系统的轴心轨迹数学模型,针对实际加工下主轴系统所存在的质量偏心情况,采用控制变量法,研究在质量偏心下轴承结构参数、工况参数等系统参数对主轴轴心轨迹的影响规律;同时,以切削力数学模型为依据,研究实际加工过程中,在质量偏心与切削力共同作用下,刀具齿数与主轴转速等切削参数对主轴轴心轨迹的影响规律。最后,采用matlab/Simulink软件对上述理论进行了仿真分析,结果表明,以高速下主轴的回转精度为控制目标时,薄壁小孔节流液体静压轴承-电主轴系统在不同的加工精度要求下,存在最优的轴承结构参数和切削参数,从而为液体静压电主轴的结构设计与控制提供了理论与仿真分析的参考依据。