thk6380加工中心主軸部件結構圖，加工中心主軸主要由四個功能部件構成，分別是主軸、刀具自動夾緊機構、切屑清除裝置和主軸準停裝置。
其中主軸11的前支承配置了三個高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷，前面兩個軸承大口朝下，后面一個軸承大口朝上。前支承按預加載荷計算的預緊量由圓螺母30來調整。后支承為一對小口相對配置的角接觸球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，滿足主軸高轉速和承受較大軸向載荷的要求。主軸受熱變形向后伸長，不影響加工精度。
1、刀具自動夾緊裝置。刀具自動夾緊裝置中刀夾1的內孔用來安裝刀具，刀夾1的夾緊與松開動作由彈簧夾頭2和軸向拉緊機構控制。彈簧夾頭2與拉套10采用螺紋聯(lián)接，拉套10左端螺紋部分開有軸向槽，其內孔為錐孔，鎖緊件8旋入拉套10左端內螺紋孔內，在鎖緊件8外錐體的作用下，拉套10開有軸向槽的螺紋部分與彈簧夾頭2上的螺紋聯(lián)接鎖緊。主軸11后端有碟形彈簧18，在彈簧力的作用下，拉套10向右拉緊彈簧夾頭2，將刀夾1緊緊夾住。為使刀夾1在主軸孔內準確定位，固定在主軸11上的定位小軸6上有一顆定位螺釘5，其端面是刀夾1的軸向定位面。裝在拉桿9右端的碟形彈簧20，使拉桿9經(jīng)常承受向右的彈簧力，固定在拉桿9左端的定位套筒7內的鋼球4就將刀夾1右端軸頸夾持并向右拉動，直至刀夾1右端面緊靠在定位螺釘5的定位端面上。
可以看出，刀夾1被夾持的動力主要來自碟形彈簧18的彈力，刀夾1軸向定位的拉緊力主要來自碟形彈簧20的彈力，刀夾1的松開由主軸后端的液壓缸提供動力。當液壓缸右腔進入液壓油時，液壓缸中的活塞23向左移動，其左端面首先推動拉桿左移，同時碟形彈簧20被壓縮，拉桿9左端的定位套筒7左移（此時固定在主軸11上的定位小軸6因主軸不動而不移動）。由于定位套筒7左移，使鋼球4進入套筒3（套筒3也不移動）的大直徑部分，使得刀夾1由拉緊狀態(tài)變成放松狀態(tài)，而且在拔取刀夾1時，鋼球4能徑向退讓開。當活塞23繼續(xù)左移時，使左端面外圈與拉套10的右端面接觸，且活塞23再向前移動壓縮碟形彈簧18并推動拉套10向左移，從而使與拉套10相連的彈贊夾頭2同時向左移動而松開，刀夾1即不再受夾緊力，并可從主軸中取出。
加工中心具有存儲刀具的刀庫，刀具和刀夾組合好后按給定的位置存入刀庫。加工過程中需要更換刀具時，根據(jù)程序指令，由機械手將已已不再受夾緊力的刀具連同刀夾從主軸中取出，放回刀庫中給定的位置，然后再將所需要的刀具連同刀夾從刀庫中取出并插入主軸中的彈簧夾頭內。
當機械手將新?lián)Q的刀具連同刀夾插入主軸中的彈簧夾頭2內后，刀夾1的尾部頂在定位螺釘5的端面上。這時發(fā)出夾緊信號，主軸后端液壓缸左腔進入液壓油，液壓缸活塞23向右移動從位，在碟形彈資18和20彈簧力的作用下，刀夾1被彈簧夾頭2夾緊和拉緊。松開刀夾1時，為使主軸軸承免受來自液壓缸活塞的推力，采用了卸荷結構。即在液壓缸支架i9與主軸箱14之間采用浮動連接方式，液壓缸支架i9是用螺釘與連接座i5固定聯(lián)接的，而連接座15則使用螺釘17通過連接彈簧16壓緊在主軸箱14后端面上的。當液壓缸右腔通液壓油而活塞23左移時，液壓缸的右端面也同時承受壓力，此時整個液壓缸支架19及連接座15壓縮連接彈簧16向右移動，連接座15的右端面壓緊主軸上的圓螺母13，這樣在松開刀夾1時，液壓作用力直接由連接座15及液壓缸支架19承受，因此主軸不承受液壓推力作用。
2、切屑清除裝置。自動清除主軸孔內的灰塵和切屑是換刀過程的一個重要步驟。如果主軸錐孔中落入了切屑、灰塵或其他污物，在拉緊刀桿時，錐孔表面和刀桿錐柄會被劃傷，甚至會使刀桿發(fā)生偏斜，破壞刀桿的正確定位，影響零件的加工精度，甚至會使零件超差報廢。為了保持主軸錐孔的清潔，常采用的方法是使用壓縮空氣吹屑。其中活塞23及拉桿9的心部鉆有壓縮空氣通道，當活塞向左移動時，壓縮空氣經(jīng)過活塞由孔內的空氣嘴噴出，將錐孔清理干凈。為了提高吹屑效率，噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻布置。
當機械手將使用過的刀具連同刀夾取出后，主軸后端的液壓缸活塞中心孔通入壓縮空氣，經(jīng)墊圈22的徑向孔進入主軸前端彈簧夾頭2內，將夾頭內的臟物或鐵屑吹掉，從而保證彈贊夾頭與刀夾接觸面的清潔。
3、主軸準停裝置。主軸11前端裝有定位塊29，刀夾1插入時，其上的缺口必須與定位塊29對準，使定位塊正好與刀夾1的缺口相接合，以在切削加工時傳遞轉矩。當機械手抓取刀具及刀夾1時，刀夾1的缺口位置就在機械手中固定，這就要求主軸11上的定位塊29每次必須停止在一個相對固定的位置上，這樣才能順利地實現(xiàn)刀具的安裝。凸輪27和凸輪28是供主軸準停用的凸輪。
機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出準停指令時，電氣系統(tǒng)自動調整主軸至m低轉速，0.2～0.6s后定位凸輪28的定位器液壓缸與液壓油接通，活塞壓縮彈簧并使?jié)L子與定位凸輪28的外圓接觸。當主軸旋轉使?jié)L子落入定位凸輪28的直線部分時，由于活塞桿的移動，與其相連的擋塊使微動開關a動作，通過控制回路的作用，一方曲使主軸傳動的各電磁離合器都脫開而使主軸以慣性緩慢轉動，并且斷開定位凸輪27定位器液壓缸的液壓油，在彈簧力作用下活塞桿帶動滾子退回；另一方面，隔0.2～0.5s后，定位凸輪27的定位器液壓缸下腔接通液壓油，活塞桿帶著滾子移動，使?jié)L子與定位凸輪27的外圓接觸，當主軸以慣性轉動，使?jié)L子落入定位凸輪27上的v形槽內時，即將主軸定位，同時微動開關b動作，發(fā)出主軸準停完畢的信號。當?shù)毒哌B同刀夾裝入主軸并使主軸重新轉動時，先發(fā)出信號，控制換向閥凸輪27的油路變換，使定位器滾子從定位凸輪27的v形槽中退出，同時使微動開關動作，發(fā)出主軸準停釋放信號。