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精密数控车床的主轴是一个空心阶梯轴。主轴的内孔用于经过长的棒料及卸下顶端时穿过钢棒，也可用于经过气动、电动及液压夹紧装置的组织。主轴前端的锥孔为公制90mm，用于装置顶端套及前顶端。有时也可装置心轴，利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。主轴后端的锥孔为工艺孔。
数控车床主轴装置在三个支承上。前支承中有三个滚动轴承，前面是C级精度的双列圆柱滚子轴承，用于承受径向力。这种轴承具有刚性好、精度高、尺寸小及承载能力大等优点：后支承采用一对向心推力轴承。
主轴支承对数控车床主轴的运转精度及刚度影响很大，数控车床主轴轴承应在无空隙（或少量过盈）条件下运转，直接影响机床的加工精度，因而主轴轴承的空隙须定时进行调整。前轴承空隙的调整办法如下：首要松开前端调整螺母上的锁紧螺钉，然后拧紧调整螺母，因为轴承的内环很薄，并且内孔也和主轴锥面一样，具有1-12的锥度，因而，内环在轴向移动的一起作径向弹性胀大，以调整轴承径向空隙或预紧的程度，调整稳当后，拧紧调整螺母的锁紧螺钉。
数控车床主轴的径向跳动影响加工表面的圆度和同心度；轴向跳动影响加工端面的平面度及螺距精度。一般情况下，当主轴的跳动量超越允许值时，只需适当调整前支承的空隙，就可使主轴跳动量词整到允许值内；若径向跳动仍达不到要求，应调整后轴承。
数控车床主轴前后支承的润滑，是由润滑油泵供油，润滑油经过进油孔对轴承进行充分的润滑，并带走轴承运转所产生的热量。为了避免旃油，在前后支承处采用了油沟式密封，即在前端螺母及后支承套筒的外表面上都有锯齿截面的环形槽，数控车床主轴旋转时，因为离心力的效果，油液就沿着斜面（朝箱内方向）被甩到法兰盘的接油槽里，油液经回油孔流到箱底，然后再流回到左床腿内的油池中。
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