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2.刚度刚度：是指其在外界载荷的作用下抵抗变形的能力。通常以主轴前端产生单位弹性变形时，在变形方向上所加的作用力的大小来表示，比值越大，说明刚度越好。如图所示K=F／δ（牛/微米）3.抗振性抗振性：是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运动的能力。用主轴端部测得的最大振幅来衡量的。振幅越小，抗振性越好。受迫振动：是由机床外部的振源或机床其他部件振动及主轴部件本身所引起的。自激振动：是由切削过程引起的。4.温升和热变形机床在工作时，各相对运动处的摩擦，搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴部件在形状和位置上产生畸变，称为热变形。热变形是用主轴运转一定时间和因发热而造成的各部分的位置上的变化来度量，也可用温升近似的表达。一般滑动轴承的温升３０℃，工作温度６０℃一般滚动轴承的温升４０℃，工作温度７０℃5.耐磨性耐磨性又叫精度保持性：是主轴组件长期的保持其原始制造精度的能力，所以相对运动部件间都必须有一定的硬度，对摩擦表面要进行热处理和化学处理。综合上述：机床的工作精度----旋转精度静态工作精度----刚度动态工作精度----抗振性精度保持性----耐磨性此外还有结构上的要求：（1）主轴的定位可靠，轴向、径向（在切削力和传动力作用下）。（2）主轴端部的结构要保证工件或刀具的装夹定位可靠及足够的定位精度。（3）保持长期可靠的运转，润滑与密封。（4）结构工艺性好，好造、好装、好拆、好修。并降低成本。第二节主轴传动件一、主轴传动件类型选择常用传动件有：齿轮、蜗轮、带轮和原动机等。1.齿轮在变转速、变载荷工作的情况下，一般普遍采用齿轮传动，它结构简单、紧凑，并能传递较大转矩。(1)粗加工时，齿轮轴向分力的方向应与切削力的方向相反。(2)精密、高速加工时，齿轮轴向分力的方向应与切削力的方向相同。2.蜗轮在低速、小功率且表面加工质量要求较高的场合一般采用蜗轮传动，它传动平稳、噪声小，但效率低，容易发热和磨损。3.带轮转速较高且表面加工质量要求较高的场合一般采用皮带传动，带轮结构简单，运转平稳，但传动带容易拉长和磨损，需要定期调整及更换。4.原动机主轴转速很高时，可采用原动机直接传动主轴。它传动链最短，只传递转矩，可减小主轴的弯曲变形。二、主轴传动件布置1.主轴不承受传动力高精度或精密机床的主轴上，往往采用“卸荷式”传动件，只传递转矩而卸掉径向力。2.主轴尾端承受传动力将带轮装在主轴的外伸尾端上，使主轴承受传动力。3.主轴前端承受传动力将带轮装在主轴的前端上，主轴前端悬伸部分同时承受传动力Q和切削力F时，应使Q、F方向相反。4.主轴两支承间承受传动力为了减小主轴的弯曲变形和扭转变形，提高固有频率，应将传动齿轮布置在靠近前支承的位置上，两种情况如下：主轴一、主轴结构形状要求主轴的头部已经标准化了，用以安装标准刀具和夹具。主轴头部的形状和尺寸，主要取决于主轴上所安装的传动件,轴承和密封件等零件的类型,数目位置和安装定位方式,同时还要考虑到主轴的加工工艺性和装配工艺性。可见《机床设计手册》第3册。为了提高刚度，主轴的直径应尽量大些。前轴承至主轴前端面的距离称为悬伸。悬伸量应尽可能地小些。为了便于装配，主轴常制成阶梯形的。二、主轴材料和热处理主轴的材料，应根据主轴的耐磨性、热处理方法和热处理后的变形来选择。（1）材料的选择：刚性好，承载能力大，耐磨性好，加工性能好，热处理变形小，价格便宜。材料的刚性取决于弹性模量E，钢的E值差别较小。常用中碳结构钢：优质结构钢，45。合金结构钢，40Cr,50Mn,65Mn.球墨铸铁也开始应用。（2）热处理方法：滑动轴承支承，前端定位表面，淬硬HRC50~55；低碳钢，渗碳淬火；合金可以化学处理。三、主轴的技术条件主轴的精度是根据机床的精度来提出技术要求，主轴的精度是：尺寸精度，形状精度，以及支承轴颈与壳心表面之间的位置精度和光洁度。支承轴颈为主轴基准，是工艺基准和测量基准，技术条件可以根据机床手册和同等精度机床主轴图纸上的条件确定。通用机床主轴端部的形状主轴的滚动支承主轴支承是指主轴轴承、支承座及其他相关零件的组合体，其中核心元件是轴承。因此把采用滚动轴承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴承的称为主轴滑动支承。主轴滚动支承的主要设计内容是：滚动轴承类型的选择，轴承的配置，轴承的精度及其选配，轴承的间隙调整，支承座的结构，轴承的配合及其配合零件的精度，轴承的润滑与密封等。一、主轴滚动轴承类型选择主轴较粗，主轴轴承的直径较大。相对地说，轴承的负载较轻。因此，一般情况下，承载能力和疲劳寿命不是选择主轴轴承的主要指标。主轴轴承，应根据精度、刚度和转速选择。1.圆锥孔双列圆柱滚子轴承这种轴承具有径向尺寸较小、制造精度较高、承载能力较大、静刚度好以及允许的转速高等优点，并能够调整轴承的径向间隙，因此在机床主轴组件上得到广泛应用。2.60°接触角双向推力向心球轴承这种轴承的优点是制造精度高，允许转速高，温升较低，抗振性高于推力球轴承8000型，装配调整简单，精度稳定可靠。与双列圆柱滚子轴承相配套，用于承受轴向载荷。3.单列圆锥滚子轴承普通单列圆锥滚子轴承（7000型），能同时承受径向和轴向载荷，承载能力和刚度较高，价格便宜，支承简单，间隙调整方便。可用于中速、中载、一般精度的主轴组件。4.双列圆锥滚子轴承通双列圆锥滚子轴承（2697100型）能够同时承受径向载荷和双向轴向载荷，承载能力、刚度及抗振能力较高，适用于中速、径向载荷大，轴向载荷中等、一般精度的机床主轴组件。此外，角接触球轴承、单向推力球轴承、滚针轴承及滚锥轴承等，可根据结构选取。二、主轴滚动轴承配置轴承配置是根据机床用途、主轴的工作条件（载荷大小及方向、转速等）以及所要求的工作性能来确定的。1.径向轴承配置两支承或三支承主轴组件，在每个支承处都要有径向轴承。前支承的径向轴承对主轴组件的性能影响重大，故首先应选定前支承的径向轴承。其他支承的径向轴承，一般因载荷较小且对于主轴组件性能的影响较小，可选用较前轴承刚度、抗振性及精度略低的轴承匹配使用。但需注意的是，匹配使用的轴承都必须适应主轴转速的要求。2.推力轴承配置机床主轴一般承受两个方向的轴向载荷，需要两个相应的推力（止推）轴承匹配使用。推力轴承的布置方式或称主轴组件的轴向定位方式，共有三种：1）前端定位前端定位结构其特点：（1）主轴受热变形，向后伸长（热位移），不影响主轴前端的轴向精度。（2）主轴切削力受压段短，纵向稳定性好。（3）前支承的角刚度高，角阻尼大，因此主轴组件的刚度高和抗振性好。（4）前支承的结构较复杂，温升较高。适用范围：对轴向精度和刚度要求较高的高速、精密机床主轴（如精密车床、镗床、坐标镗床等）及对抗振性要求较高的普通机床主轴（如卧式车床、多刀车床、铣床等）。2）后端定位后端定位结构其特点：（1）前支承的结构简单、温升较小；（2）主轴受热向前伸长，影响主轴的轴向精度；（3）刚度及抗振性较差。适用范围：不宜用于精密、抗振性要求高的机床，可用于要求不高的中速、普通精度机床的主轴（卧式车床、多刀车床、立式铣床等）。3）两端定位两端定位结构其特点：（1）支承结构简单，间隙调整方便；（2）主轴受热伸长会改变轴承间隙，影响轴承的旋转精度及寿命；（3）刚度和抗振性较差。适用范围：（1）轴向间隙变化不影响正常工作的机床主轴，如钻床。（2）支距短的机床主轴，如组合机床。（3）有自动补偿轴向间隙装置的机床主轴。3.同一支承中多轴承布置同一支承中具有两个（或更多）同时承受径向、轴向载荷的角接触轴承时，其布置方式有三种如图所示。1）背向（背靠背）布置两个轴承外圈的宽边相对，可提高主轴组件的刚度。2）面向（面对面）布置两个轴承外圈的窄边相对，因两轴承产生的反力矩很小，故主轴刚度提高不大。3）串联布置两个（或更多）轴承外圈的宽窄边方向相同，可承受较大的轴向载荷。4.三支承中紧支承布置采用三支承结构时，一般不应把三个支承处的轴承同时预紧，否则因箱体孔及有关零件的制造误差，会造成无法装配或者影响正常运转。对于一般精度机床的三支承主轴，应选用前、中支承为紧支承，后支承为松支承，这时的后支承主要起平稳定心作用。三、主轴滚动轴承精度及其选配1.主轴滚动轴承精度机床主轴滚动轴承一般要求有较高的精度，可采用B、C、D、E四级，一般不用G级轴承。国家新标准用P2、P4、P5等表示，可参阅新标准。主轴的前后轴承的精度选择对主轴精度影响很大，一般前轴承精度比后轴承精度高一级，影响主轴精度主要是前轴承的精度。主轴滚动轴承精度的选择应注意：1）首先选择主轴前支承的径向轴承（简称前轴承）精度，其精度等级应与机床精度相适应，即精度较高的机床选用较高精度的轴承，反之亦然。2）主轴后支承的径向轴承（后轴承）精度可比前轴承低一级。3）推力轴承精度一般可比前轴承低一级。4）轴承精度越高，旋转精度及其他性能也越高，但轴承价格也越昂贵。一般：普通级机床前轴承D或C级后轴承和推力轴承E或D级精密级机床前轴承C或B级后轴承和推力轴承D或C级高精度机床前轴承B级后轴承和推力轴承C或B级2.主轴滚动轴承选配1）前轴承选配主轴在前支承处的径向跳动对其端部的旋转精度影响最大。因此首先应采用轴承选配法来减小前支承处的径向跳动。采用合理的轴承选配法，可在制造精度并非很高的情况下，也能使主轴组件获得较高的旋转精度。2）后轴承选配对主轴组件前轴承选配之后再对后轴承选配，还可进一步提高主轴组件的旋转精度。把后轴承如同前轴承那样选配，可得到较小的轴端的偏心量。综上所述，为了提高主轴组件的旋转精度，采用轴承选配法的几点结论是：（1）首先对前轴承进行选配（高点导向），使其偏心量δA为最小。（2）然后再对后轴承进行选配，使前、后支承处的最大跳动点位于同一轴向平面内，且在轴线的同侧。（3）后轴承的精度比前轴承低一级，采用选配法有利于提高主轴组件的旋转精度。四、主轴滚动轴承间隙及其调整主轴滚动轴承的间隙量（游隙量）大小对主轴组件工作性能及轴承寿命有重要影响。滚动轴承保持合理间隙量，是提高主轴组件旋转精度、刚度和抗振性的一项重要措施。1.滚动轴承间隙量主轴滚动轴承的最佳间隙量（或最佳预加载荷量）应考虑机床的工作条件和轴承类型，根据试验和生产经验加以确定。选择轴承间隙（或预加载荷）的一般原则：1）对于高速、轻载或精密机床主轴组件，轴承间隙量可大些，以便减小轴承的发热和磨损，而且高速运转后的热膨胀，还能消除轴承间隙并起到附加载荷的作用。2）对于中低速、载荷较大或一般精度的机床主轴组件，轴承间隙量可小些，以便提高刚度和抗振性。3）球轴承一般比滚子轴承允许的预加载荷要大些，精度较高的轴承所允许的预加载荷也可大些。2.滚动轴承间隙调整装置机床主轴组件不仅在装配时需要调整轴承间隙，在使用一段时间后，轴承有了磨损，还需要重新调整。轴承的间隙调整一般是通过拧紧螺母推动轴承的某一圈（内圈、外圈或紧圈）来实现。滚动轴承的间隙控制方式有以下几种：1）径向预紧轴承的间隙量控制方式(a).无控制装置(b).控制螺母(c).控制环2）轴向预紧轴承的间隙量控制方式这类轴承都是通过内、外圈之间的相对轴向位移来调整间隙的。（a）修磨内圈（b）内、外隔套（c）无控制装置（d）弹簧预紧五、主轴滚动轴承配合及其配合件精度1.滚动轴承配合轴承配合的松紧程度对主轴组件工作性能有一定影响。通常轻载、精密机床，为避免座孔形状误差的影响，常采用间隙配合，而与轴颈配合的过盈量也较小。2.滚动轴承配合件精度轴承的配合件精度能够直接影响主轴组件的旋转精度，主轴组件选用较高精度的滚动轴承时，还必须相应提高轴颈和座孔的尺寸精度和形位精度，否则轴承精度再高也起不到应有的作用。六、主轴滚动轴承润滑轴承的润滑对主轴组件的工作性能和轴承寿命有密切关系。作用：降低摩擦，减轻磨损，减少功率消耗；还能带走热量，降低温升；增大阻尼，提高抗振性；防止腐蚀等。主轴滚动轴承主要采用润滑脂或润滑油来润滑。1.脂润滑适用于轴承的速度、温度较低且不需要冷却的场合。如果密封效果好，能够避免润滑油、冷却液及其他杂质混入润滑脂中，则轴承中的润滑脂可长期使用，拆修前不需要补