主軸部件是機床重要部件之一。作為機床的執(zhí)行件，其功能是支承并帶動工件或刀具旋轉進行切削，承受切削力和驅動力等載荷，完成表面成形運動。
主軸部件由主軸及其支承軸承和安裝在主軸上的傳動件、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性能和加工質量以及機床生產(chǎn)率有著直接影響，是決定機床性能和技術經(jīng)濟指標的重要因素。
一、主軸部件應滿足的基本要求
（1）旋轉精度——主軸的旋轉精度是指機床主軸部件裝配后，在無載荷、低速轉動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向圓跳動和端面圓跳動。旋轉精度取決于主軸、軸承、箱體孔以及主軸上其他相關零件的制造、裝配和調整精度。
（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)生一個單位位移的彈性變形時，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、預緊程度和配置形式，傳動件的數(shù)量及布置方式，以及主軸部件的制造和裝配質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和自激振動而保持平穩(wěn)運轉的能力。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?？拐裥圆?，表現(xiàn)為主軸部件工作時易產(chǎn)生振動且振幅較大，降低已加工表面質量和刀具壽命，加速傳動件的磨損，誘發(fā)加工時的噪聲，影響工作環(huán)境。嚴重的振動則可破壞刀具或主軸部件正常運轉，使加工無法進行。
（4）溫升及熱變形——主軸部件運轉時，因各相對運動處的摩擦生熱，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，溫升后會使?jié)櫥驼扯冉档?，這些變化都會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，與主軸及軸承的結構特點、表面粗糙度、材料的熱處理方式、潤滑、防護及使用條件等許多因素有關。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方式等。
二、主軸的傳動方式
主軸的傳動方式主要有齒輪傳動、帶傳動、電動機直接驅動等。可根據(jù)主軸的轉速高低、所傳遞的扭矩大小、對運動平穩(wěn)性的要求，同時還根據(jù)主軸結構、以及安裝、維修等具體條件來進行主軸傳動方式的選擇。
三、主軸部件的結構設計
多數(shù)機床主軸采用前、后兩個支承。這種方式結構簡單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應消除間隙或預緊。
為提高主軸部件的剛度和抗振性，某些機床主軸采用三個支承。但對三支承主軸而言，通常只有兩個支承（其中一個為前支承）起主要作用，而另一個支承只起輔助作用。三個支承中可以前、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。主軸上的傳動件應盡量靠近前支承布置，有多個傳動件時，其中最大的傳動件應靠近前支承。
傳動件軸向布置的幾種情況：1）傳動件布置在兩個支承之間；2）傳動件布置在主軸前懸伸端；3）傳動件布置在主軸后懸伸端。
主軸主要結構參數(shù)的確定：
1）主軸前軸頸直徑d1的選取：一般按機床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑來選取。
2）主軸內孔直徑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（或前徑向支承中點）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，故在滿足結構要求的前提下，設計時應使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。理論上存在著一個最佳跨距l(xiāng)0。即當采用該跨距時，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。
主軸的結構形狀一般為空心階梯軸，主軸端部的形狀和尺寸已經(jīng)標準化。
普通機床主軸可首選45鋼，調質處理后，在主軸端部、錐孔、定心軸頸或定心錐面等部位進行局部高頻淬硬，以提高其耐磨性。當載荷較大和有沖擊、或精密機床需要減小熱處理后的變形、或有其它特殊要求時，才考慮選用合金鋼。
主軸的技術要求，應根據(jù)機床精度標準有關項目制訂。首先制定出滿足主軸旋轉精度所必須的技術要求，然后再考慮其它性能所需的要求。應盡量做到主軸的設計基準與工藝基準相重合。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)值應根據(jù)機床的類型、規(guī)格、精度等級及主軸軸承的類型來確定。
四、主軸滾動軸承
主軸部件主要支承常用滾動軸承的類型：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）陶瓷滾動軸承；7）磁浮軸承。
主軸軸承的配置形式應根據(jù)剛度、轉速、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。
在選擇滾動軸承精度等級時，因前支承的精度比后支承對主軸部件的旋轉精度影響大。故應選擇前軸承的精度比后軸承高一些，一般高一級。
主軸滾動軸承的預緊是采用預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動體和內外圈接觸部分產(chǎn)生預變形，增加接觸面積，提高支承剛度。預緊是提高主軸部件的旋轉精度、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緊，預緊有徑向預緊和軸向預緊兩種。
滾動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軸承的類型、轉速和工作負荷。滾動軸承所用的潤滑劑主要有潤滑脂和潤滑油兩種。
五、主軸滑動軸承
主軸滑動軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。按流體介質不同，可分為液體滑動軸承和氣體滑動軸承。
液體動壓滑動軸承的工作原理是當主軸旋轉時，帶動潤滑油從間隙大處向間隙小處流動，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，轉速越高、間隙越小，油膜的承載能力越大。
動壓軸承按油楔數(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軸承和活動多油楔滑動軸承兩類?；顒佣嘤托ɑ瑒虞S承利用浮動軸瓦自動調位來實現(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。所以軸承油膜壓強與主軸轉速無關，承載能力不隨轉速而變化。