圆弧刃金刚石刀具是超精密球曲面、非球曲面零件加工的重要工具,其刀尖圆弧半径和圆弧度决定了被加工曲面的形状精度、尺寸精度以及表面质量。然而金刚石的超硬特性使得该材料的零件难于加工。国外在高精度的金刚石刀具及刃磨设备方面对中国实行技术封锁,国内在此领域的研究相对落后。因此,本文对金刚石工具磨床中影响金刚石刀具刀尖圆弧成形的关键部件——摆轴系统进行了研究与设计,为我国在此领域的发展提供了一定的理论基础。首先,本文对金刚石工具磨床的摆轴系统中的摆轴回转机构、进给机构以及恒压力增压机构三部分进行结构设计。摆轴系统的主轴结构采用高精度的角接触球轴承,在满足高回转精度前提下兼顾高刚度的要求。进给机构采用丝杠螺母机构配备滑动导轨。恒压力增压采用气压方式获得,并将工作台的快进退整合在同一个气压回路中,简化了摆轴系统的整体结构。其次,依据Hertz接触理论和ABAQUS有限元仿真分析,分别计算和模拟了摆轴组件在静态作用力下的接触应力和位移变形。两种方法得到的结果发现,静态作用力下的接触应力远低于材料的屈服强。Hertz接触理论计算得到的滚子与滚道之间的接触变形为0.139μm,有限元仿真分析得到摆轴的回转精度为0.138μm,回转精度小于1μm可满足设计要求。然后,基于有限元柔性多体动力学分析方法,利用ABAQUS有限元软件建立了角接触球轴承柔性多体接触动力学分析模型,模型中考虑保持架的外力变形和滚子与保持架动态接触。通过对模型进行动力学分析,重点探讨了不同预紧力对轴承接触应力的影响,内圈的位移、速度等运动特性,以及动态下的角接触球轴承的接触应力。最后,绘制了摆轴系统的装配示意图和摆轴的主轴零件图,并总结了研究存在的不足。