对高速切削加工国内外发展现状、高速切削的优点、高速切削加工存在的问题及发展方向等进行了概述,并对实现高速切削的关键部件和新技术--即将机床主轴与主轴电机融为一体,与直线电机技术、高速刀具技术一起把高速加工推向一个新时代的电主轴进行了简介,重点介绍了电主轴组成结构、电主轴的性能参数、电主轴控制方法以及电主轴选型。　　 本论文针对采用1Cr18Ni9Ti不锈钢加工立式混合机混合桨内锥面和键槽所出现加工难的问题,设计了多功能机头,通过安装高性能电主轴,利用电主轴高速旋转的特性,简化机头传动方式,提高切削速度,降低切削阻力。将此机头安装在普通车床的横刀架上,可在普通车床上实现对零件高速切削的目的。其电主轴的中心高度可以调节。在电主轴外锥上组装不同的刀具,可进行高速铣、钻、镗、磨等工作。在电主轴上加装一个长杆套筒装置,可以对孔径ψ100以上,深度300以内的直盲孔和锥盲孔进行高速磨削,把长杆套简装置上的内孔砂轮座换装上铣头箱座,通过两相交轴锥齿改换刀具旋转位置,可对圆柱形轴的外圆和ψ200以上的内孔轴向键槽进行铣削。　　 由于设计的高速多功能机头是用在普通车床上,因而选择电主轴时,以普通车床能承受的最大速度为上限,以电主轴速度满足应用需求即可,不追求过高的速度。通过实际调研,从电主轴性能、价格、接口扩展等因素综合考虑,选择了国产电主轴。其接口按照本论文实际需求进行特殊设计。　　 通过外圆磨削、内孔磨削的磨削力和磨削功率,以及铣削功率等计算结果,选择了合适的电主轴功率。重点计算了多功能机头中铣头箱座的锥齿轮强度,结果表明所设计的锥齿轮满足齿面接触疲劳强度条件和齿根弯曲疲劳强度条件,设计参数合理。　　 最后运用COSMOS/Works软件对机头主要构件特性进行有限元分析与研究。按照COSMOS/Works有限元典型的分析过程分别对传动轴、输出轴和两锥齿轮进行了分析。分析结果显示,传动轴的最大应力主要分布在转矩输入端,输出轴应力最大处分布在轴肩处,均未达到材料的屈服极限:两锥齿轮齿面接触强度也满足材料的屈服强度:构件变形很小,可以保证传动精度。　　 该课题研究成果不仅可克服普通加工方法加工不锈钢的缺点,还可提高产品加工精度和质量,增加生产效率,降低生产成本,进而改善我国机械加工的落后现状。