主軸部件由主軸的支承、安裝在主軸上的傳動(dòng)零件及裝夾刀具或工件的附件組成。它的主要功用是①夾持工件或刀具實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)；②傳遞運(yùn)動(dòng)及切削加工所需要的動(dòng)力。
由于主軸是機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，主軸部件質(zhì)量的好壞直接影響加工質(zhì)量。因此，機(jī)床對(duì)其主軸部件的主要要求有：
① 主軸的精度要高。精度包括運(yùn)動(dòng)精度(回轉(zhuǎn)精度、軸向竄動(dòng))和安裝刀具或夾持工件的夾
具的定位精度(軸向、徑向)。
② 部件的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性。
③ 運(yùn)轉(zhuǎn)溫升不能太高以及較好的熱穩(wěn)定性。
④ 部件的耐磨性和精度保持能力。
對(duì)數(shù)控機(jī)床除上述要求外，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面還應(yīng)有：
① 刀具的自動(dòng)夾緊裝置。
② 主軸的準(zhǔn)停裝置。
③ 主軸孔的清理裝置等。
1.主軸部件的結(jié)構(gòu)
主軸端部的結(jié)構(gòu)形式
端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，因此，要保證刀具或夾具定位準(zhǔn)確，裝夾可靠、牢固，而且裝卸方便。目前，主軸的端部形狀已標(biāo)準(zhǔn)化。
圖1 主軸端部的結(jié)構(gòu)形式
主軸部件的支承
主軸上的切削力是通過(guò)支承而傳遞給機(jī)床基礎(chǔ)件的，主軸部件支承的作用是在刀具或工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)承受切削力(軸向、徑向)、同時(shí)保證主軸運(yùn)動(dòng)精度，所以為了保證加工精度，必須保證其旋轉(zhuǎn)精度和相應(yīng)的承載能力，即有足夠的軸向和徑向剛度。圖2所示為主軸常用的幾種滾動(dòng)軸承。
圖2 主軸部件的支承形式
圖（a）為錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為1∶12的錐孔，當(dāng)內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間隙。滾子數(shù)目多，兩列滾子交錯(cuò)排列，因而承載能力大、剛性好、允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)、外圈均較薄，因此，要求主軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸與箱體孔的形狀誤差使軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。
圖（b）是雙列推力向心球軸承，接觸角為60°，球徑小、數(shù)目多，能承受雙向軸向載荷。磨薄中間隔套，可以調(diào)整間隙或預(yù)緊，軸向剛度較高，允許轉(zhuǎn)速高。該軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承，并將其外圈外徑做成負(fù)公差，保證只承受軸向載荷。
圖（c）是雙列圓錐滾子軸承，它有一個(gè)公用外圈和兩個(gè)內(nèi)圈，由外圈的凸肩在箱體上進(jìn)行軸向定位，箱體孔可以鏜成通孔。磨薄中間隔套可以調(diào)整間隙或預(yù)緊，兩列滾子的數(shù)目相差一個(gè)，能使振動(dòng)頻率不一致，明顯改善了軸承的動(dòng)態(tài)特性。這種軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。
圖（d）為帶凸肩的雙圓柱滾子軸承，結(jié)構(gòu)上與圖（c）相似，可用作主軸前支承。滾子做成空心的，保持架為整體結(jié)構(gòu)，充滿滾子之間的間隙，潤(rùn)滑油由空心滾子端面流向擋邊摩擦處，可有效地進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻?？招臐L子承受沖擊載荷時(shí)可產(chǎn)生微小變形，能增大接觸面積并有吸振和緩沖作用。
圖（e）為帶預(yù)緊彈簧的單列圓錐滾子軸承，彈簧數(shù)目為16-20根，均勻增減彈簧可以改變預(yù)加載荷的大小。
主軸軸承的配置
合理配置軸承，對(duì)提高主軸部件的精度和剛度，降低支承溫升以及簡(jiǎn)化支承結(jié)構(gòu)有很大的作用。因此，對(duì)主軸支承的基本要求是：①前后支承都應(yīng)有承受徑向載荷的軸承；②要有承受雙向軸向載荷的推力軸承。 常見(jiàn)的配置方案如圖5-8所示：
圖（a） 后端軸向定位：推力軸承在后支承兩側(cè)，細(xì)長(zhǎng)主軸受向后的軸向力可能失穩(wěn)，熱變形向前伸長(zhǎng)將影響加工精度。這種配置前支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于減小主軸前端結(jié)構(gòu)旋伸。該配置結(jié)構(gòu)主要用于普通精度的機(jī)床。
圖（b） 主軸兩端軸向定位：推力軸承分別裝在前、后支承的外側(cè)，軸承的軸向可以在后端進(jìn)行調(diào)整，但是主軸熱伸長(zhǎng)后，會(huì)改變支承的軸向或徑向間隙影響加工精度。 這種配置方案一般用于短或能自動(dòng)預(yù)緊的主軸部件。
圖（c）、（d）方案均為前端軸向定位：推力軸承在前支承，軸向剛度高，熱伸長(zhǎng)向后不影響加工精度，其缺點(diǎn)是前支承的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（c）的推力軸承裝在前支承的兩側(cè)會(huì)使主軸的懸伸長(zhǎng)度增加，影響主軸的剛度；（d）的推力軸承裝在支承的內(nèi)側(cè)，這種配置，主軸的懸伸長(zhǎng)度小，但是前支承較復(fù)雜，一般高速精密機(jī)床的主軸部件都采用這種配置。
主軸滾動(dòng)軸承的預(yù)緊
所謂軸承預(yù)緊，就是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，不僅能消除間隙而且還使?jié)L動(dòng)體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時(shí)變形減小，抵抗變形的能力增大。因此，對(duì)主軸滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊并合理選擇預(yù)緊量，可以提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗震性，機(jī)床主軸部件在裝配時(shí)要對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊，使用一段時(shí)間以后，間隙或過(guò)盈有了變化，還得重新調(diào)整，所以要求預(yù)緊結(jié)構(gòu)便于進(jìn)行調(diào)整。滾動(dòng)軸承間隙的調(diào)整或預(yù)緊，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對(duì)軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用的方法有以下幾種。
軸承內(nèi)圈移動(dòng)
圖5 軸承軸承內(nèi)圈移動(dòng)預(yù)緊的形式
如圖5所示，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過(guò)套筒推動(dòng)內(nèi)圈在錐形軸頸上作軸向移動(dòng)，使內(nèi)圈變形脹大，在滾道上產(chǎn)生過(guò)盈，從而達(dá)到預(yù)緊的目的。圖（a）的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但預(yù)緊量不易控制，常用于輕載機(jī)床主軸部件。圖（b）用右端螺母限制內(nèi)圈的移動(dòng)量，易于控制預(yù)緊量。圖（c）在主軸凸緣上均布數(shù)個(gè)螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動(dòng)量，調(diào)整方便，但是用幾個(gè)螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。圖（d）將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個(gè)半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可控制預(yù)緊量的大小，調(diào)整精度較高。調(diào)整螺母一般采用細(xì)牙螺紋，便于微量調(diào)整。而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。
修磨座圈或隔套
圖5-10（a）為軸承外圈寬邊相對(duì)（背對(duì)背）安裝，這時(shí)修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；圖（b）為外圈窄邊相對(duì)（面對(duì)面）安裝，這時(shí)修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時(shí)按圖示的相對(duì)關(guān)系裝配，并用螺母或法蘭蓋將兩個(gè)軸承軸向壓攏，使兩個(gè)修磨過(guò)的端面貼緊，這樣使兩個(gè)軸承的滾道之間產(chǎn)生預(yù)緊。另一種方法是將兩個(gè)厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個(gè)軸承軸向相對(duì)壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預(yù)緊。