摘要复合机床己成为机床产品发展趋势之一，作为机床中占有相当比重的车床与铣床如果能够结合起来，无疑将大大提高机床的加工范围和工作效率，提高加工精度等等。
自上个世纪车铣复合加工机床诞生以来，这类机床得到了飞速的发展并得到了广泛的应用。
本文设计了一种通用型数控五轴联动车铣复合加工机床，并完成了对XYZ进给系统的PRO-E三维建模。
机床车削主轴采用主轴电机直联联轴器的方式，通过一级变速驱动主轴。
铣削主轴采用电主轴直接驱动使其具有较强的铣削加工能力和很好的可控制性。
它的铣削部分可实现X、Y、Z三个方向直线进给以及A、C两个摆角转动的联动，同时铣削电主轴采用HSK-A63刀柄自动装夹系统，从而既可以装夹车刀进行车削，也可以装夹铣刀进行铣削。
X，Y进给系统采用直线电机进给，Z轴进给采用滚珠丝杠。
A、C双摆铣头采用内装力矩电机驱动。
关键词数控；车铣复合机床；五轴联动Multiple machine tools have been becoming a tendency. As the two important kinds ofMachine tool，if the turning machine and the milling machine can be joined, it must be helpful for a machine tool to broaden the range of work., raise the availability , improve the working accuracy, and so on.This paper designed a universal NC Five-axis turn-mill machine tools, And completed the machine PRO-E 3D modeling.Turning Spindle of the machine tool use a spindle motor to drive the belt directly. Because the turning spindle is also a C-axis with precision, it can provide an accurate angle for milling. The milling principal axis is an electricity principal axis，so it has stronger milling process capability and good controllability. Its milling system can carry out X, Y and Z three directions of allied move, the milling principal axis can also carry out to move with uniting of milling principal axis at the same time. thus the machine has more complicated process capability out of the simple turning and milling . The carry system adopts servo dynamo to directly drive silk Gang. In this way it wipe - out the c hange of the drive compares’ impact to the accuracy.Keywords NC; turn-mill machine; Five-axis目录摘要 (1)Abstract (1)第一章绪论 (1)1.1车铣复合加工机床的发展 (1)1.2车铣复合加工机床特点及其发展 (3)第二章机床设计方案分析及确定 (4)2.1机床整体布局方案分析及确定 (4)2.2进给系统方案分析及确定 (5)2.2.1伺服进给系统的基本要求 (5)2.2.2进给伺服系统的设计要求 (6)2.2.3驱动方案分析及确定 (7)2.2.4传动方案分析及确定 (7)2.3车削主轴系统方案分析及确定 (9)2.4铣削主轴系统方案分析及确定 (9)第三章车削主轴系统设计 (11)3.1主轴电机的选择 (11)3.1.1主轴电机初选 (11)3.1.2主轴电机功率校核 (11)3.2主轴尺寸选择 (12)3.3车削力计算 (13)第四章铣削主轴系统设计 (15)4.1铣削力及铣削功率计算 (15)4.2电主轴的选择 (16)第五章进给系统设计 (18)5.1X、Y方向进给系统设计 (18)5.2 Z方向进给系统设计 (20)第六章双摆铣头设计 (23)6.1双摆铣头结构设计 (23)6.2内装力矩电机选择 (23)第七章测量及限位装置的选择 (24)7.1光栅尺的选择 (24)7.2限位器的选择 (25)结论 (26)参考文献 (27)附录1 (30)附录2 (38)附录3 (47)第一章绪论1.1车铣复合加工机床的发展车铣复合技术是20世纪90年代发展起来的复合加工技术，是一种在传统机械设计技术和精密制造技术基础上，集成了现代先进控制技术、精密测量技术和CAD/CAM应用技术的先进机械加工技术。
这种加工技术的实质是一种基于现代科技技术和现代工业技术的工艺创新并引发相关产业工艺进步和产品质量提升的新技术。
进入21世纪以来，五轴车铣中心发展非常迅速，不仅规格齐全，在硬件功能上十分完善，且软件功能也十分强大，如WFL的M系列和MAZAK的E-H系列等。
在规格上，WFL的M系列从M30到M150，共有7个规格系列，基本上涵盖了直径从300mm到1500mm，长度最长到6500mm的所有工件，而MAZAK的E-H系列则基本上覆盖了车削直径从610mm到920mm的中型规格工件。
在硬件功能上，除了标准的功能模块配置外，还有一些可选模块。
如WFL的M系列可选模块有辅助周模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对刀尖的ATC更换模块、带径向自动进给的镗刀杆模块、角度头模块。
而MAZAK的E-H系列的可选模块有副主轴模块、下刀塔模块、长镗刀杆模块和对其刀尖的ATC更换模块。
在软件功能上，都具备在线检测功能、刀具在线实时监控及适合控制功能、自动对刀功能、温度补偿功能、CAD/CAM自动编程功能等。
目前，最先进的五轴车铣加工中心出了可以进行车、铣、钻、镗、攻丝等加工外，还可以进行镗型腔、钻深孔、滚齿、铣叶片以及进行磨削加工和工件的在线测量，实现各种误差补偿、刀具在线监控和适应控制等。
然而同样的设计理念，在众多的生产厂家中，所走的路线却各不相同，各有各的特点，产品的应用场合也有较大区别。
主要分为两大流派。
一个是欧式风格，以WFL、NILES、沈阳数控为代表，一个是以DMG、MAZAK为代表的日式风格。
两种流派的机床设计在考虑车铣效率时，实现的手段是不一样的，日式车铣复合加工中心是以高速、小切深、大进给为基础来确定机床的参数的，利用了刀具的上线切削速度，适合于模具圆角和材料较软的被加工零件切削。
欧式车铣复合加工中心是以重切削为条件，即大切深、大进给、高线速度来确定机床参数的。
两种高效切削方式实现方法明显不一样。
以高速为基础的方式实现高效，从经济上考虑，刀具寿命低，零件制造成本相对提高；以重切削为基础设计的机床，刚性好，刀具使用中高转速寿命长，经济性好。
目前机械式动力主轴转速已达9000r/min，有效地解决了小圆角切削线速度低的问题。
图1-1DMG数控加工中心1.2车铣复合加工机床特点及其发展车铣复合机床拥有如下优点：1、高精度：避免了工序分散的人为、机床误差；2、高效率：有效减少了生产准备时间，提高了机床使用率；3、减小成本：可实现双主轴同时工作，减少了机床数，从而更易于规划生产，节省了投资成本和车间面积。
正是由于车铣复合加工机床所具有的如此之多的优点，更重要的是这些优点都符合现代金属加工行业对高效率、高利润、低成本加工方式的需求。
所以车铣加工机床的发展必然会在市场的推动下走上更高的层次。
综合现在车铣复合机床的发展现状及市场对这类机床的性能要求我们不难发现车铣复合加工机床的发展放向。
1、以现有机床为基础的改进型车铣复合机床，以较低成本获得相对较高的企业效益。
对原CK0630数控车床进行改造，使其由一个普通的数控车床通过相对低的投入转化为一个具有车、铣双重功能的复合机床。
在未来几年甚至一二十年内相信这类机床会在一定范围内备受青睐。
2、车铣复合机床将朝着更大工艺范围、更高效率、大型化以及模块化发展。
而且极有可能与其他加工方式进行更高层次的复合，从而形成新一代功能更强大加工精度更高的复合机床。
预计主轴转速将达到40000r/min，最大进给速度120m/ min，最大加速度3m/s2。
在另一方面，这种机床也会朝着小型、微型化发展，以满足微型零件加工的要求。
第二章机床设计方案分析及确定2.1机床整体布局方案分析及确定采用传统的龙门式五轴加工中心布局，3D预览图如下图2-1 龙门式布局该方案的优点在于：龙门式联动机床的移动质量降低到了极限，尤其适合于大型工件的加工。
独特的机身构造使加工中产生的震动减小到最低，因此保证了最高的尺寸精度、最佳的表面质量和最大的切削效率。
通过装夹HSK-A63刀柄的自动换刀电主轴，既可装夹车刀进行车削，又可装夹铣刀进行铣削，避免二次装夹带来的精度损失2.2进给系统方案分析及确定2.2.1 伺服进给系统的基本要求带有数字调节的进给驱动系统都属于伺服系统。
进给伺服系统不仅是数控机床的一个重要组成部分，也是数控机床区别于一般机床的一个特殊部分。
数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为：定位精度要高；跟踪指令信号的响应要快；系统的稳定性要好。
(1) 稳定性：所谓稳定的系统，即系统在输入量改变、启动状态或外界干扰作用下，其输出量经过几次衰减振荡后，能够迅速的稳定在新的或原有的平衡状态下。
它是进给伺服系统能够正常工作的基本条件。
它包含绝对稳定性和相对稳定性(稳定裕度)。
进给伺服系统的稳定性和系统的惯性、刚度、阻尼以及系统增益都有关系。
适当的选择系统的机械参数( 主要有阻尼、刚度、谐振频率和失动量等 )和电气参数，并使它们达到最佳匹配，是进给伺服系统设计的目标之一。
(2) 精度：所谓进给伺服系统的精度是指系统的输出量复现输入量的精确程度(偏差)，即准确性。
它包含动态误差，即瞬态过程出现的偏差；稳态误差，即瞬态过程结束后，系统存在的偏差；静态误差，即元件误差和干扰误差。