常用的數控車(chē)床機械主軸單元通常按照其機床的加工性能，對主軸的結構有不同的要求，通常會(huì )按照機床的剛度指標分成三大類(lèi)。

一、高速輕載型

　　該主軸的配置是以車(chē)削有色金屬為主或輕切的機床上，軸承結構為前三后二的角接觸軸承組合結構，由于具有很強的高速性，配合CBN或其它硬質(zhì)合金刀具，可以獲得較高的工件粗糙度及真圓度。這個(gè)類(lèi)型的主軸在華南地區的機床制造領(lǐng)域是非常普遍的，幾乎配置了98%以上的數控車(chē)床。HEAVY CUT公司批量制造的該款主軸其內部結構如圖1所示。

　　為了滿(mǎn)足主軸的高速性，在這款主軸的軸承結構中，其預緊載荷大部分采取輕預緊或特輕預緊的方式對軸承進(jìn)行配對。值得提出的是，國產(chǎn)軸承的配對預緊標準相對進(jìn)口品牌產(chǎn)品而言，其預緊量高出進(jìn)口產(chǎn)品的幾倍、十倍、甚至幾十倍，這與一個(gè)行業(yè)執行標準有關(guān)，也是我國高速軸承在主軸行業(yè)的應用表現不及進(jìn)口產(chǎn)品的主要原因。當然，從角度來(lái)講，國產(chǎn)軸承的配對后相對軸向剛度優(yōu)于進(jìn)口軸承，但在高速特性應用方面卻損失了市場(chǎng)。

　　通常在軸承的接觸角度選擇上，可以適當的通過(guò)加大接觸角而增加主軸承的軸向剛度系數。目前常用的接觸角度為15°、25°及進(jìn)口產(chǎn)品的18°角。接觸角度值越大，其軸向剛度值越大。相反，接觸角越大，其高速性指標越低，其額定載荷指標也越低。

　　標準型的角接觸球軸承，在實(shí)際運用中，按軸承的內徑計算已經(jīng)達到了20～25m/s的工作線(xiàn)數度。HEAVY CUT公司技術(shù)部門(mén)做過(guò)一項實(shí)驗，在預載力同等的條件下，國產(chǎn)軸承也能夠勝任這項工作指標。同一規格的產(chǎn)品，鋼球直徑越小，其速度指標也越高。

二、中高速重載型

　　重載系列的車(chē)床主軸單元，在我國及世界車(chē)床的發(fā)展史上也是剛興起不久的一種結構，主要從追求主軸的速度上作出的改進(jìn)，將原來(lái)的平面軸承改成了一套角接觸軸承，從而提高了車(chē)床的轉速。其前后都采用了圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承，中間配置一對角接觸球軸承。結構參見(jiàn)圖2。日本馬扎克通常都采用了這種結構，值得提出的是，角接觸軸承的角度在25度以上，以滿(mǎn)足徑向和軸向剛度的平衡。但是，圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承的游隙調整比較困難，它直接影響主軸的回轉精度，在游隙控制在2～3微米時(shí)，主軸可以獲得1微米以?xún)鹊幕剞D精度。目前為止我國還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于檢測調整游隙用的專(zhuān)用包絡(luò )量具，這不能不說(shuō)是中國軸承行業(yè)的恥辱。除此之外，與軸承錐度的接觸面要求也非常高，對軸的中空比有限制等工藝上特殊要求，也阻礙著(zhù)這款主軸結構的發(fā)展。由于該款軸承特別適合于重切削高精度機床，所以日本及歐美也對中國的銷(xiāo)售加以限制，目前市面上能夠采購到的gao級別也只有FAG的SP級產(chǎn)品，進(jìn)口機床一般都是配置的P4級產(chǎn)品。而國產(chǎn)品由于沒(méi)有較好的檢測手段，精度等級與進(jìn)口品相比仍有很大的差距。

　　其實(shí)，數控車(chē)床在軸承配置方面的結構還是這一種，它的高速性能在精度保證的前提下可以達到15～20m/s的線(xiàn)速度，對于車(chē)削獲得較高的粗糙度是完全滿(mǎn)足的，在重切削性能方面相對高速輕載型結構是無(wú)可比擬的。

　　如果是作為車(chē)銑復合中心機床的主軸，在低速插補銑削方面，這種結構顯得尤為重要，角接觸軸承在這個(gè)方面的優(yōu)勢及圓柱滾子軸承。

　　事實(shí)上，數控車(chē)床主軸結構一直都在沿用這種軸承配置方法，國內目前還沒(méi)有達到這個(gè)普及水平，其真正的原因還是受軸承產(chǎn)品的精度和測量工藝的量具以及加工裝配工藝的限制。相信在不久的將來(lái)，我們會(huì )突破各種困難，將這種結構主軸的優(yōu)勢得以充分的發(fā)揮。HEAVY CUT公司在主軸入市的初期階段，主推的產(chǎn)品結構就屬于這一種，但由于軸承方面的穩定性尚未突破，目前并未投入大量的生產(chǎn)。在車(chē)銑復合機床方面，我們還是希望廣大用戶(hù)采用這種結構，不過(guò)，要想實(shí)現主軸的高速性能，軸承還必需依賴(lài)進(jìn)口。

三、中低速重載型

　　在現在的數控車(chē)床中，由于特殊工況的原因，需要主軸在軸向和徑向方面都具有極高的剛度指標，同時(shí)也需要具備高速特征，以滿(mǎn)足實(shí)際加工工藝的需要。這些主要體現在立式數控車(chē)床、臥式數控旋壓車(chē)床等方面。早期的數控車(chē)床基本都是采用這種結構，前后的徑向支撐為圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承，中間的軸向支撐采用雙向角接觸推力球軸承。如圖3所示。

　　隨著(zhù)刀具行業(yè)的迅猛發(fā)展，這款結構的主軸在高速特性方面不再具有任何優(yōu)勢，也就逐漸退出了主導市場(chǎng)。但我們不得不承認，這種重載型結構在特種需求場(chǎng)合仍然有自己的優(yōu)勢。

四、三種不同主軸結構的數據比較

　　為了滿(mǎn)足不同機床特性的需求，HEAVYCUT公司對相同規格不同載荷結構的主軸作了系列化設計，只需要更換少數不同的軸承與零件，就能夠組裝出自己需求的主軸，以滿(mǎn)足客戶(hù)不同工況機型的需要。我們以常見(jiàn)的A2-4車(chē)床機械主軸單元為例，對其機械性能數據進(jìn)行比對，具體參見(jiàn)表1。

　　從表1中我們不難發(fā)現，徑向載荷與軸向剛度的綜合值越高，主軸的轉速性能就越低。同時(shí)提出的是，綜合值越高，軸承的成本也就越高。