主轴是超精密车床的核心构件之一,其性能的优劣会直接影响车床的加工精度、可靠性和寿命。尤其针对精密气浮主轴,微小的动不平衡量都会产生振动,影响超精密车削零件的加工质量,因此需要在每次开机或工件装夹之后对主轴进行动平衡监测及调整。目前普遍采用商品化现场动平衡仪对主轴进行动平衡测试,操作繁琐,效率低下,无法满足超精密车床主轴频繁的高精度动平衡操作要求。因此,针对超精密车床研发配套的动平衡系统,以简化操作流程,实现车床主轴的高效高精度动平衡在位测试及现场调整有着重要的研究价值和应用前景。为了实现超精密车床主轴高效高精度动平衡在位测试和现场调整,本文针对超精密车床气浮主轴的动不平衡、振动和动平衡评价等问题,以振动信号分析处理和转子动平衡学等理论为基础,围绕车床主轴动平衡理论及其评价,动平衡测试系统研制,不平衡矢量信号处理,动平衡算法实现,车床高效高精度现场调整装置研制以及动平衡实验验证等关键问题开展研究。本文的主要工作有:超精密车床主轴现场动平衡技术的理论研究。首先对超精密车床主轴的动平衡精度进行了仿真分析,说明了动平衡引起的主轴振动将对超精密车削加工面形产生直接的影响,并以工件装夹为例分析了超精密车床主轴在加工之前进行现场动平衡的必要性。然后,基于主轴动平衡对加工质量的影响以及主轴的振动状态确定了本文超精密车床主轴动平衡的评价指标。最后,基于超精密车床对其主轴动平衡理论进行了分析,确定了本文主轴动平衡的基本实施方法和实施流程。超精密车床主轴现场动平衡系统的研制。首先,根据超精密车床主轴动平衡的测试要求,搭建了动平衡测试系统。然后,通过对不平衡矢量信号的处理和测试,实现了主轴振动位移幅值和相位的准确提取。接着,基于影响系数法编写了动平衡算法,实现了超精密车床主轴动平衡的试重标定测试,并将该动平衡系统集成到了车床之中,实现了无试重主轴动平衡测试,提高了动平衡测试的效率。然后对现场动平衡装置及相关算法进行研究,研制了现场动平衡调整装置,实现了高效高精度的主轴动平衡调整。超精密机床主轴动平衡测试实验研究。首先对本文超精密机床主轴动平衡系统的测试精度进行了测试实验,验证了本文动平衡测试系统的精度和稳定性。然后对本文的主轴无试重动平衡系统进行了测试实验,验证了该方法的测量精度和效率。最后对本文超精密车床主轴进行了动平衡调整实验,验证了本文测试和调节系统的精度、效率和稳定性完全可以满足超精密车床主轴动平衡的要求。