精密复合式镗铣加工中心作为机械制造生产中的大型基础设备，其在航空、 航天、船舶、汽车、发电装置、军工等领域的产品制造中占据着重要地位，机床 的加工精度和加工效率将直接影响到终端产品的质量和成本。本文在综合分析国 内外镗铣床的结构特点和先进技术的基础上，通过组合创新与工艺原理性创新相 结合，研发出拥有自主知识产权、国内外领先的精密复合式镗铣加工中心，研究 并解决了在结构设计中的几个关键问题，具体的解决方法及结果如下：
本章介绍了“精密复合式镗铣加工中心的开发与研究”课题来源与研究背景， 在明确本文所研究的复合式镗铣加工中心的基础上，介绍国内外复合式加工中心 产品和其关键技术，比较国内、外先进技术水平的差距，阐述了研究高精密复合 式镗铣加工中心产品和关键技术的意义及重要性，且提出本论文的主要研究内容。
精密复合镗铣加工中心要具有高速、高精度的切削性能，加工中心的主轴及 主轴箱、进给系统和回转工作台等部件的结构设计是关键难点。这包括如何使加 工中心在进给过程中产生的振动最小，如何设计高速、高精度的滚珠丝杠转动进 给系统，如何设计高精度回转工作台等，本课题所研制的复合式镗铣加工中心CAD 结构模型如图3.1所示。
目前，世界上精工加工设备的格局已发生悄然改变，精密精工机床呈现出多 方向发展趋势，复合式加工设备越来越占据着主导地位。复合式机床可划分成工 艺性复合和功能性复合两类，工艺性复合是指工件从毛胚到成品的整个加工过程是在同一台精工机床上实现的，使得多个加工工序联动，从而降低了工件的定位 装夹次数，缩小了由于定位基准的不统一而引起的定位误差值，所以高效、高精 度加工是工艺性复合机床的特点；功能性复合机床的主要特点是指在原有的机床 功能项上进行扩展，例如提高对工件的夹紧速度来提高机床的加工效率。机床的 复合化使得精工机床加工零件的生产速度得到明显提高，降低了工件加工过程中 的搬运、夹紧、找正等时间，缩短了工件的加工周期，减少了工件的在制品数量。 因为，只需要把工件一次装夹在机床上，即降低了加工过程中的辅助时间，又因 不需要再次装夹定位使得加工精度得到大大提高，所以复合化机床是现代先进加 工设备的发展方向。综合分析我国自主研发的复合式机床，主要是以普通的精工车削加工中心为 基础，发展到复合车铣加工中心，而精密的复合镗铣加工中心在国内基本没有相 关的研究，因为我国自主研发复合式机床的技术能力要远远落后于发达国家的先 进技术，所以研发出具有高效、复合、稳定的适合于现代加工技术的高水平精密 复合式镗铣加工中心是一项具有跨时代意义的科研项目。
在分析研究精密复合镗铣加工中心总体结构布局时，不但要综合的考虑到结 构的先进性，还要考虑到围绕产品设计市场定位的结构经济性、生产工艺性等问 题，如何设计出的布局结构使得加工中心具备高的刚度、高的稳定性将是本章所 论述的重点。因此，本章在分析卧式立式加工中心结构、布局形式以及复杂箱体 零件对机床结构特殊要求的基础上，提出了复杂箱体精密复合镗铣加工中心的总 体布局方案。
自二十世纪五十年代末，机械制造的生产过程发生了巨大变化，由传统的普 通机床以及组合机床所构成的加工生产线，慢慢的发展到以加工中心和精工机床（CNC)所构成的柔性制造系统，实现了多品种、大批量的柔性自动 化生产，机床技术在经历三十多年的发展和应用以后，部分工业发达国家的精工 机床使用率占整个机床的80%左右。然而，加工中心已经成为现代化车间的基本 制造单元，其使得自动换刀、空行程等速度加快，也提高了生产过程的连续性， 高性能的加工中心不但成倍的提高机床的加工效率，而且进一步的改善了加工零 件的表面质量和精度[3_5]。因此，这一先进制造技术的出现，使得各国的工业制造 界和学术研究界对此高度重视，综合分析机床技术的发展历史，可以得到现今高性能加工中心所包括的技术框架如图
精密复合式镗铣加工中心的回转工作台为水平放置，工作台为加工中心提供 了回转运动，使机床原有的加工使用范围得到扩大，高精度回转工作台的重要性 能有六个方面：分度精度和重复定位精度；&刹紧力矩的大小；C.密封性能；4 回转定位速度；&承载能力；/精度保持性。
本章阐述了精密复合式镗铣加工中心结构特点和技术要求，在综合分析 国内外的立卧式加工中心总体布局的基础上，总结了各种机床运动和运动分配形 式的特点。(2)以装甲车的精密复杂箱体类零件为对象，分析了零件的结构特征以及对 加工该类零件的设备进行需求分析，综合运动部件的轻质量、高刚度要求，确定 了将单龙门式镗铣加工中心和卧式镗铣加工中心相结合，采用电主轴和机械主轴 的双主轴的单龙门立卧布局的复合化结构。
本论文课题以苏州江源精密机械有限公司与意大利共同合作研发的TH6213卧式 镗铣加工中心主轴及主轴箱部件为研宄对象。该款机床研发项目被列为2011年度江 苏省工业支撑项目以及2014年度江苏省重大科技成果转化项目。
镗铣加工中心是一种镗铣床复合式的精工机床，由于镗铣床共用一 个工作台，所以镗铣床不能同时工作，必须被分在两个轴组中，所以对其控制的 精工系统要有多通道多轴控制的能力。基于控制功能和稳定性要求，本加工中心 选用了 UMAC多轴运动控制器为下位机，以工控机（IPC)为上位机，即采用“NC 嵌入PC”型开放式精工系统控制镗铣加工中心。该精工系统的硬件结构采用主从 结构，IPC的CPU为主CPU,主要负责精工系统的管理和人机交互等功能的实现。 UMAC的DSP为从CPU,负责底层的速度和轨迹控制等。其中工控机与UMAC 通过以太网进行通讯，加工中心精工系统硬件结构如图2.4所示。