船舶、飞机等重大型设备中有待精密加工的零件越来越多、精度要求越来越高，这对机床有了更高的要求。国内在大型数控镗铣床这类设备的精度和转速等跟国际领先水平还有一定差距，目前对大型机床研究较多的也只是那些普通的主轴，本文针对可沿轴向移动的双主轴结构及性能进行了研究。确定了主轴的结构形式，并选择了合适的支承方式。分析了主轴端部变形量跟镗轴伸出长度的关系，在考虑轴承刚度的条件下对轴承的轴向位置以及主轴各段的长度进行了优化，获得了一种整个加工过程中相对较合适的轴承配置。进行误差补偿时将镗轴伸出一半距离时作为误差零点，相当于将最大误差减半，可以提高加工精度。在主轴结构基本确定后对主轴进行了模态分析和谐响应分析，确定了主轴在设计的工作条件下不会发生共振，同时为日后机床性能的提高或者同类机床设计提供参考，对振幅较大的部位可以相应做出些如增加阻尼的解决方案。在特制的主轴试验平台上对主轴进行了油气润滑试验，确定了最佳的润滑参数。根据轴承的工作情况估算了轴承的发热量，又估算了主轴的散热，如此得到热平衡状态下主轴的温度分布，并针对性进行冷却。主轴的温度分布情况与载荷和镗轴伸出长度有关，为了获得较好的冷却效果和较小的温度差，将主轴进行分段冷却，根据主轴各段的温度来确定给予的冷却油量。在主轴试验平台上采用常规主轴冷却方法进行了试验，发现温度场确实会随加工条件而变化，而且由于冷却油量不变，转速增高后主轴不能得到较好的冷却。可以推断分段可控的冷却是有必要和有效的。设计了一种数控镗铣床双主轴结构，对其支承方式进行了优化，获得了较高精度的主轴结构。同时对其热效应进行了分析和试验，确定了合理的轴承润滑方式和主轴冷却方式。