高速电主轴是高速机床的核心部件,相比传统的机床主轴而言,电主轴在转速、精度以及传动性能上,都有着明显的优势。在切削加工过程中,由于主轴内部发热较大,热量不能及时有效散发,大量的热聚集在一起,会使主轴产生较严重的热变形,影响高速机床的加工精度。因此,对高速电主轴内部发热及传热机制进行分析,并对其冷却系统进行研究有着重要的意义。本文为解决宁波天控五轴技术有限公司实际生产问题,针对该公司生产的98.2001型电主轴为研究对象,分析其内部发热、传热机制及散热情况,并对其可使用的冷却系统冷却性能进行对比分析,优选出一种适用于该型电主轴的冷却系统,同时针对冷却系统的冷却特点进行优化设计为下一代电主轴的研发提供参考。首先,对该型电主轴结构、参数及冷却系统进行分析,并在此基础上对主轴内部电机及轴承发热与传热进行计算,推导出内部热源传递到冷却水套内表面的热量,确定了切实可行的计算依据;同时结合其实际冷却情况在基于Fluent软件的基础上进行流-固-热耦合仿真分析,获得两种冷却水套稳态下的温度分布规律。其次,搭建冷却实验平台进行冷却系统测试实验,对仿真结果进行验证。并在此基础上提出以热稳态下水套外壁平均温度、加热套内壁平均温度、相同加热量下的冷却时间为冷却性能评价参数,比较两种冷却系统的冷却效率与冷却能力,同时对其在热稳态下各水套表面的温度分布情况进行对比分析。通过研究发现,螺旋冷却系统冷却速率及冷却能力较好,适用于发热量大对冷却性能要求较高的电主轴,而循环冷却系统整体温度分布则更加均匀,适用于发热稳定对精度要求较高的电主轴。最后,对两种冷却系统的结构、适用性及加工难易程度等进行了综合分析。并针对该型电主轴的发热及传热特点,提出几种冷却方案;同时在螺旋冷却系统的基础上进行优化,提供了一种双向双螺旋冷却系统,为下一代主轴的研发及冷却系统相关研究内容提供参考。