作为数控机床的核心功能部件,电主轴的回转精度及其保持性会直接影响数控机床的加工精度、加工效率以及加工稳定性。目前,国产电主轴与进口电主轴的精度保持性水平存在较大差距,对电主轴进行回转精度退化研究,掌握电主轴回转精度的退化机理、退化规律对预测数控机床的加工状态有重要的应用价值,是提升电主轴精度保持性的基础和关键。本文开展的研究源于国家科技重大专项课题--《功能部件测试试验共性技术研究与能力建设》的电主轴精度保持性研究部分,以加工中心电主轴为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,对电主轴回转精度的影响因素、退化机理、退化规律等方面展开研究,建立电主轴回转精度退化模型,探索电主轴回转精度的保持性水平。论文的主要研究内容如下:1.电主轴回转精度影响因素与退化研究。通过对电主轴系统的结构组成与回转误差的形成机理进行研究,确定了引起电主轴回转精度退化的关键部位是支撑轴承、转轴以及主轴-刀柄的结合面,并且得出电主轴回转精度的主要影响因素是轴承间隙与系统热变形,电主轴回转精度的退化是从核心支撑部件轴承的磨损与劣化开始的,轴承间隙不断增大进而导致电主轴轴端径向跳动增大以及电主轴回转精度退化。2.建立电主轴回转精度退化模型。从轴承磨损的角度对电主轴的回转精度退化开展理论研究,基于Hertz接触理论对角接触球轴承进行接触分析,得出接触应力、载荷位移系数、载荷分布的计算方法。基于Archard磨损理论对角接触球轴承进行磨损分析,得出接触循环次数、滑移速度、磨损深度的计算方法,并由轴承间隙与电主轴轴端径向跳动的关系建立电主轴回转精度的退化模型。3.电主轴回转精度退化试验研究。制定了电主轴回转精度退化的试验方案、回转误差的检测方案以及回转精度的评价方案,通过模拟真实工况的加载试验得到某国产150型号电主轴回转精度在300h内的退化量为1.87μm。基于载荷工况系数的电主轴回转精度退化模型计算结果为1.7μm,验证了电主轴回转精度退化模型。4.电主轴回转精度保持性研究。结合某国产150型号电主轴的回转精度退化模型对其进行了精度保持性评估,选取许用精度等级20μm,在n=1000r/min和P=1000N的规定条件下评估的有效精度保持性时间为te ≈ 9.192 ×105 min=15320h。