主轴的旋转精度在很大程度上由其轴承决定，轴承的变形量约占主轴组件总变形量的30%～50%，其发热量所占比重也较大，故主轴轴承应具有：旋转精度高、刚度大、承载能力强、抗振性好、速度性能好、摩擦功耗小、噪声低和寿命长等特点。

主轴轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类，在使用中，应根据主轴组件工作性能要求、制造条件和经济效益综合考虑合理地选用。

1.主轴常用滚动轴承的类型

常用的滚动轴承已经标准化和系列化，有向心轴承、向心推力轴承和推力轴承之分，共十多种类型，结构与分类如图3-50所示。

图3-50 滚动轴承结构与分类

2.滚动轴承的选用

滚动轴承的选用，主要看转速、载荷、结构尺寸要求等工作条件。一般来说，线接触轴承（滚柱、滚锥、滚针）承载能力强，同时摩擦大、相应极限转速较低。点接触球轴承则反之。推力球轴承对中性较差，极限转速较低。单个双列圆锥滚子轴承可同时承受径向载荷和单、双轴向载荷，且结构简单、尺寸小，但滚动体受力不在最优方向，使极限转速降低。轴系的径向载荷与轴向载荷分别由不同轴承承受，受力状态较好，但结构复杂，尺寸大。若径向尺寸受限制，则在轴颈尺寸相同条件下，成组采用轻、特轻或超轻系列轴承，虽然滚动体尺寸小，但数量增加，刚度相差一般不超过10%。若轴承外径受限制，则成组采用轻、特轻轴承。用滚针轴承来减小径向尺寸只能在低速、低精度条件下使用。

一般轴系要同时承受径向载荷与双轴向载荷，可按下列条件考虑选用滚动轴承：

（1）中高速重载 双列圆柱滚子轴承配双向推力角接触球轴承。成对圆锥滚子轴承结构简单，但极限转速较低。空心圆锥滚子轴承的极限转速提高，但成本较高。

（2）高速轻载 成组角接触球轴承，根据轴向载荷的大小分别选用25°或15°接触角。

（3）轴向载荷为主 精度不高时选用推力轴承配深沟球轴承，精度较高选用向心推力轴承。

3.滚动轴承的精度与配合

（1）精度 机电一体化产品滚动轴系的精度，一般根据该产品的功能要求和检验标准有所规定，如加工精密级轴系的端部，应根据径向圆跳动和轴向圆跳动来选择主轴轴承的精度。

滚动轴承按其基本尺寸精度和旋转精度的不同可分成B、C、D、E、G五级。其中B级最高，G级为普通级，可不标明。机床主轴组件一般要求具有较高的精度，主要采用B、C和D三级。对一些精度特别高的主轴组件，且B级轴承还不能满足要求时，可自行精制或向轴承厂订购超B级（如A级）轴承，但是，随着轴承精度的提高，其制造成本也急剧增加，选用时应注意既能满足机床工作性能的要求，又要降低轴承的成本，做到经济效益好。

选择精度时，主要根据载荷方向。如仅受径向载荷的深沟球轴承和圆柱滚子轴承，主要根据内、外圈的径向运动，而推力轴承的精度等级，应按主轴组件轴向圆跳动公差，然后考虑其他因素的影响来选择。

主轴前、后支承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的，如图3-51所示。图3-51a所示为前轴承内圈有偏心量δ₀，后轴承偏心量为零的情况，这时反映到主轴端部的偏心量为

图3-51b所示为后轴承内圈有偏心量δ₀，前轴承偏心量为零的情况，这时反映到主轴端部的偏心量为

图3-51 主轴前、后支承的精度对主轴旋转精度的影响

由此可见，前轴承内圈的偏心量对主轴端部精度的影响较大，对后轴承的影响较小。因此，前轴承的精度应当选得高些，通常要比后轴承的精度高一级。

（2）配合 滚动轴承内、外圈往往是薄壁件，受相配的轴颈、箱体孔的精度和配合性质的影响很大。要求配合性质和配合面的精度合适，不致影响轴承精度；反之则旋转精度下降，引起振动和噪声。配合性质和配合面的精度还影响轴承的承载能力、刚度和预紧状态。滚动轴承外圈与箱体孔的配合采用基轴制。内圈孔与轴颈的配合采用基孔制，但作为基准的轴承孔的公差带位于以公称直径为零线的下方。这样，在采用相同配合的情况下，轴承孔与轴颈的配合更紧些。滚动轴承的配合可参照表3-32。

表3-32 滚动轴承的配合(www.daowen.com)

轴承配合性质的选择，要考虑下列工作条件：

1）负荷类型。承受始终在轴承套圈滚道的某一局部作用的局部负荷的套圈，配合应相对松些。承受依次在轴承套圈的整个滚道上作用的循环负荷的套圈，配合应相对紧些。负荷越大，配合的过盈量应大些。承受冲击、振动负荷，比承受平稳负荷的配合应更紧些。

2）转速。一般转速越高，发热越大，轴承与运动件的配合应紧些，与静止件的配合可松些。

3）轴承的游隙和预紧。轴承具有基本游隙，配合的过盈量应适中。轴承预紧、配合的过盈量应减小。

4）结构刚度。若配合零件是空心轴或薄壁箱体，或配合零件材料是铝合金等弹性模量较小的材料，配合应选得紧些：对结构刚度要求较高的轴承，也应把配合选得紧些。

4.滚动轴承的寿命

选定滚动轴承型号之后，必要时还需要校核轴承的寿命。有关轴承寿命的计算可参阅机械设计手册。

5.滚动轴承的刚度

（1）刚度的定义与测量 轴承刚度的定义用下式表示

式中 k——轴承刚度；

ΔF——外载荷的改变量，载荷为力或力矩；

Δl——内、外圈间位移的改变量，位移为线位移或角位移。

通过对轴承变形与轴承载荷关系的分析，得知相接触物体间相对位移Δl与载荷增量ΔF呈非线性关系，即轴承刚度不是常数。轴承刚度分为径向刚度、轴向刚度和角刚度三类。

（2）交叉柔度 实测表明，轴承在径向力F_r作用下，同时产生径向相对位移Δxr、轴向相对位移Δz_r和相对角位移Δα_r，这种现象对角接触轴承尤为明显。

径向力F_r引起的相对角位移Δα_r、轴向相对位移Δz_r与F_r之比，称为径向交叉柔度f_ra和f_rz。

目前，对轴承的交叉柔度还处于理论研究阶段，在实际应用中，常忽略交叉柔度对轴承的影响。

6.主轴配置形式和工作性能

几种常见机床主轴配置形式和工作性能见表3-33。

表3-33 几种常见机床主轴配置形式和工作性能

（续）