消费类电子元器件的需求量随着信息通信产业的高速发展不断增加,对PCB电路板规模化的需求量也越来越大,要达到PCB板上越来越多的超小孔的高效率、高精度的加工需要,常常采用超高速静压气浮电主轴来实现。然而国内超高速静压气浮电主轴高速运转时的振动较大,气浮轴承的承载能力不足,刚度都较小,动态稳定性不高,不能持续保证PCB板的加工精度和效率,针对以上问题,本文将从直接影响超高速静压气浮电主轴系统动态稳定性的气浮轴承及其轴芯的支承结构方式出发,提出了一种新的轴芯支承结构形式,在不断的仿真分析和实验验证后表明该方案是合理可行的。本文具体的研究和分析工作从以下几个方面进行:1、以气体润滑理论为基础,简单分析和推导了气体润滑一般情况下的数学模型,包括纳维-斯托克斯方程、状态方程、连续性方程及其一般形式的雷诺方程。将气体润滑理论与气浮轴承结合,建立了气膜压力数学模型,通过该模型可计算轴承的承载力和刚度。2、通过三维软件CREO建立气浮轴承三维模型,利用有限单元分析软件ANSYSWorkbench里面的FLUENT模块对主轴的气浮轴承轴承进行仿真分析,研究气浮径向轴承和止推轴承静态特性,研究了轴承承载能力和刚度与其他参数之间的相互作用关系。优选出了既有一定承载能力又具有一定刚度的结构参数方案。3、详细介绍了几种常用的主轴系统的支承结构布局形式,提出了一种新的主轴支承结构形式,运用三维建模软件CREO对这以上几种形式进行全参数的实体建模,将气体的流体域固体化,利用流固耦合力学分析方式分析了高速主轴几种不同支承结构布局形式的变形情况,仿真分析结果表明新提出的主轴支承结构形式是变形最小、动态稳定性最好的支承方案,该支承结构方案为前端两支承且后端也是两支承的结构。4、对超高速静压气浮电主轴的完整轴芯部分建立三维实体模型,利用流固耦力学分析的思路对其进行模态分析和谐响应分析,研究并得到了轴芯的三阶模态及其振动类型和固有频率,轴芯前端在外界激励力作用下的位移动态响应,为主轴的工作稳定性提供支撑依据。5、对最高目标转速为180000rpm的超高速静压气浮电主轴进行实际的实验测试,从实测的电主轴的振动和跳动数据来看,有一定误差,但结果在合理范围之内,说明之前的仿真分析具有合理性。