主軸部件是機(jī)床重要部件之一。作為機(jī)床的執(zhí)行件，其功能是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。
主軸部件由主軸及其支承軸承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。對于鉆、鏜床，主軸部件還包括軸套和鏜桿等。主軸部件的工作性能對整機(jī)性能和加工質(zhì)量以及機(jī)床生產(chǎn)率有著直接影響，是決定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。
一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求
（1）旋轉(zhuǎn)精度——主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床主軸部件裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔以及主軸上其他相關(guān)零件的制造、裝配和調(diào)整精度。
（2）剛度——主軸部件的剛度是指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端部產(chǎn)生一個(gè)單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力的大小來表示。
主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承和軸承座等剛度的綜合反映。因此，主軸的尺寸和形狀，使用軸承的類型、數(shù)量、預(yù)緊程度和配置形式，傳動(dòng)件的數(shù)量及布置方式，以及主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等都影響主軸部件的剛度。
（3）抗振性——主軸部件的抗振性是指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，由于各種因素引起的沖擊力和交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)。抗振性差，表現(xiàn)為主軸部件工作時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)且振幅較大，降低已加工表面質(zhì)量和刀具壽命，加速傳動(dòng)件的磨損，誘發(fā)加工時(shí)的噪聲，影響工作環(huán)境。嚴(yán)重的振動(dòng)則可破壞刀具或主軸部件正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使加工無法進(jìn)行。
（4）溫升及熱變形——主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對運(yùn)動(dòng)處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，其尺寸、形狀及位置發(fā)生變化，造成主軸部件的熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，溫升后會(huì)使?jié)櫥驼扯冉档停@些變化都會(huì)影響主軸部件的工作性能，降低加工精度。
（5）精度保持性——主軸部件的精度保持性是指長期地保持其原始制造精度的能力。主軸部件喪失其原始精度的主要原因是磨損。磨損速度與摩擦的種類有關(guān)，與主軸及軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表面粗糙度、材料的熱處理方式、潤滑、防護(hù)及使用條件等許多因素有關(guān)。要長期的保持主軸部件的精度，必須提高其耐磨性。對耐磨性影響較大的因素有主軸的材料、軸承的材料、熱處理方式、軸承類型及潤滑防護(hù)方式等。
二、主軸的傳動(dòng)方式
主軸的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。可根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速高低、所傳遞的扭矩大小、對運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求，同時(shí)還根據(jù)主軸結(jié)構(gòu)、以及安裝、維修等具體條件來進(jìn)行主軸傳動(dòng)方式的選擇。
三、主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
多數(shù)機(jī)床主軸采用前、后兩個(gè)支承。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。
為提高主軸部件的剛度和抗振性，某些機(jī)床主軸采用三個(gè)支承。但對三支承主軸而言，通常只有兩個(gè)支承（其中一個(gè)為前支承）起主要作用，而另一個(gè)支承只起輔助作用。三個(gè)支承中可以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承，也可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承。
推力軸承在主軸前、后支承的配置形式，直接影響主軸的軸向剛度和主軸熱變形的方向和大小。推力軸承在主軸上的常見配置形式：1）前端配置；2）后端配置；3）兩端配置；4）中間配置。
傳動(dòng)件在主軸上軸向位置的合理布置，可改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高其抗振性。其主要原則是盡量使傳動(dòng)力引起的主軸彎曲變形要?。灰鹬鬏S前端在影響加工精度敏感方向上的位移要小。主軸上的傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近前支承布置，有多個(gè)傳動(dòng)件時(shí)，其中最大的傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。
傳動(dòng)件軸向布置的幾種情況：1）傳動(dòng)件布置在兩個(gè)支承之間；2）傳動(dòng)件布置在主軸前懸伸端；3）傳動(dòng)件布置在主軸后懸伸端。
主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：
1）主軸前軸頸直徑d1的選?。阂话惆礄C(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑來選取。
2）主軸內(nèi)孔直徑d的確定：臥式車床的主軸孔徑d通常不小于主軸平均直徑的55%
~ 60%；銑床的主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大5 ~
10mm即可。
3）主軸前端懸伸量a的確定：主軸前端懸伸量a是指主軸前端面到前軸承徑向反力作用中點(diǎn)（或前徑向支承中點(diǎn)）的距離。由于前端懸伸量對主軸部件的剛度和抗振性影響很大，故在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使a值越小越好。
4）主軸主要支承間跨距l(xiāng)的確定：合理確定主軸主要支承間的跨距l(xiāng)，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。理論上存在著一個(gè)最佳跨距l(xiāng)0。即當(dāng)采用該跨距時(shí)，因主軸彎曲變形和支承變形引起主軸前軸端的總位移量為最小。一般取l0
= (2~3.5)
a。
主軸的結(jié)構(gòu)形狀一般為空心階梯軸，主軸端部的形狀和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。
普通機(jī)床主軸可首選45鋼，調(diào)質(zhì)處理后，在主軸端部、錐孔、定心軸頸或定心錐面等部位進(jìn)行局部高頻淬硬，以提高其耐磨性。當(dāng)載荷較大和有沖擊、或精密機(jī)床需要減小熱處理后的變形、或有其它特殊要求時(shí)，才考慮選用合金鋼。
主軸的技術(shù)要求，應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)項(xiàng)目制訂。首先制定出滿足主軸旋轉(zhuǎn)精度所必須的技術(shù)要求，然后再考慮其它性能所需的要求。應(yīng)盡量做到主軸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合。主軸各部位的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和表面硬度等具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床的類型、規(guī)格、精度等級及主軸軸承的類型來確定。
四、主軸滾動(dòng)軸承
主軸部件主要支承常用滾動(dòng)軸承的類型：1）角接觸球軸承；2）雙列短圓柱滾子軸承；3）圓錐滾子軸承；4）推力軸承；5）雙向推力角接觸球軸承；6）陶瓷滾動(dòng)軸承；7）磁浮軸承。
主軸軸承的配置形式應(yīng)根據(jù)剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪聲等要求來選擇。常見主軸軸承典型的配置形式有速度型、剛度性和剛度速度型三種。
在選擇滾動(dòng)軸承精度等級時(shí)，因前支承的精度比后支承對主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度影響大。故應(yīng)選擇前軸承的精度比后軸承高一些，一般高一級。
主軸滾動(dòng)軸承的預(yù)緊是采用預(yù)加載荷的方法來消除軸承間隙，并且有一定的過盈量，使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)外圈接觸部分產(chǎn)生預(yù)變形，增加接觸面積，提高支承剛度。預(yù)緊是提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性的重要手段。
主軸部件的主要支承軸承都要預(yù)緊，預(yù)緊有徑向預(yù)緊和軸向預(yù)緊兩種。
滾動(dòng)軸承潤滑的作用是利用潤滑劑在摩擦面間形成潤滑油膜，減小摩擦系數(shù)和發(fā)熱量，并帶走一部分熱量，以降低軸承的溫升。
潤滑劑和潤滑方式的選擇主要取決于滾動(dòng)軸承的類型、轉(zhuǎn)速和工作負(fù)荷。滾動(dòng)軸承所用的潤滑劑主要有潤滑脂和潤滑油兩種。
五、主軸滑動(dòng)軸承
主軸滑動(dòng)軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動(dòng)壓軸承和靜壓軸承兩類。按流體介質(zhì)不同，可分為液體滑動(dòng)軸承和氣體滑動(dòng)軸承。
液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的工作原理是當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)潤滑油從間隙大處向間隙小處流動(dòng)，形成壓力油楔而產(chǎn)生油膜壓力將主軸抬起。油膜的承載能力與工作狀況有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高、間隙越小，油膜的承載能力越大。
動(dòng)壓軸承按油楔數(shù)可分為單油楔軸承和多油楔軸承。多油楔軸承有固定多油楔滑動(dòng)軸承和活動(dòng)多油楔滑動(dòng)軸承兩類。活動(dòng)多油楔滑動(dòng)軸承利用浮動(dòng)軸瓦自動(dòng)調(diào)位來實(shí)現(xiàn)油楔。
液體靜壓軸承由供油系統(tǒng)供給一定壓力的潤滑油輸進(jìn)軸和軸承的間隙中，利用油的靜壓力支承載荷，軸頸始終浮在壓力油中。所以軸承油膜壓強(qiáng)與主軸轉(zhuǎn)速無關(guān)，承載能力不隨轉(zhuǎn)速而變化。