本章主要介紹了鏜銑加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)、伺服電機(jī)的計(jì)算、UMAC運(yùn)動(dòng)控 制器的特點(diǎn)、主要功能以及相關(guān)板卡的功能，根據(jù)需要選擇了 UMAC的板卡及伺 服系統(tǒng)的控制方式。根據(jù)加工中心的特點(diǎn)，結(jié)合UMAC和NUM伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)出 了機(jī)床電氣原理圖。
完整的精工系統(tǒng)有軟件部分和硬件部分，軟件在硬件的支持下運(yùn)行，離開(kāi)軟 件，硬件便無(wú)法工作，兩者缺一不可，而軟件是精工系統(tǒng)工作的控制核心。基于 UMAC的鏜銑加工中心的精工系統(tǒng)是在工控機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)UMAC運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行 二次開(kāi)發(fā)，將工控機(jī)與UMAC結(jié)合在一起，充分發(fā)揮各自的職能和優(yōu)勢(shì)。利用上 位機(jī)開(kāi)發(fā)的精工系統(tǒng)是整個(gè)加工中心的指揮中心，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響加工中 心的精度和穩(wěn)定性。
本文將TH6213臥式鏜銑加工中心主軸以及主軸箱部件作為研宄對(duì)象，通過(guò)CAD 建模以及有限元分析方法，分別對(duì)主軸部分以及減速箱部分進(jìn)行熱特性分析建模，得 到其溫度場(chǎng)分布以及熱應(yīng)變等數(shù)據(jù)，接下來(lái)通過(guò)主軸箱跑車試驗(yàn)驗(yàn)證有限元分析結(jié)果 的正確性，同時(shí)也為進(jìn)一步進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償以及冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論 依據(jù)。
制造業(yè)的發(fā)展關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)防建設(shè)，是衡量我國(guó)工業(yè)化水 平的重要標(biāo)志。精工機(jī)床作為制造業(yè)的母機(jī)，承擔(dān)著國(guó)防建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重任， 世界各國(guó)都在積極研宄發(fā)展新技術(shù)，進(jìn)行精工技術(shù)的創(chuàng)新，從而提高國(guó)家制造業(yè) 水平。
課題中鏜銑加工中心采用的是“IPC+UMAC運(yùn)動(dòng)控制器”的開(kāi)放式的精工系統(tǒng)，該精工系統(tǒng)既可以充分發(fā)揮工控機(jī)（IPC)的資源優(yōu)勢(shì)，也可以充分挖掘UMAC 提供的資源，在滿足加工中心要求的前提下，真正實(shí)現(xiàn)精工系統(tǒng)的開(kāi)放性特點(diǎn)。
精密復(fù)合式鏜銑加工中心的床身是機(jī)床的基礎(chǔ)大件，是機(jī)床其他附件的主要 支承體，是機(jī)床的主要基準(zhǔn)，因此，床身的特性將直接影響到機(jī)床的加工精度。為 了能滿足機(jī)床高性能的技術(shù)要求，對(duì)床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化分析是至關(guān)重要的。 在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，需要優(yōu)選出具有良好靜、動(dòng)態(tài)性能的床身結(jié)構(gòu)，從而使 機(jī)床具備較高的穩(wěn)定性和抗振性[57_59]。
機(jī)床在現(xiàn)代機(jī)械加工制造業(yè)中主要用于對(duì)各種零件的成型加工，是一種效率高、 周期短的先進(jìn)生產(chǎn)工具。企業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的質(zhì)量、對(duì)市場(chǎng)需求的應(yīng)變能力以及 產(chǎn)品的換代速度都在相當(dāng)大的程度上依賴于機(jī)床設(shè)備的裝備程度[1]。所以，機(jī)床工業(yè) 占據(jù)了機(jī)械產(chǎn)業(yè)的重要部分。
復(fù)合式鏜銑加工中心是一種集鏜床和銑床功能于一體的機(jī)床，具有加工效率 高和功能齊全等特點(diǎn)，現(xiàn)已應(yīng)用于很多領(lǐng)域的產(chǎn)品加工。復(fù)合式鏜銑加工中心的 機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了該機(jī)床的精工系統(tǒng)應(yīng)具有多軸多通道的功能，而國(guó)內(nèi)很少有適合 該類機(jī)床的精工系統(tǒng)。為了解決該類精工系統(tǒng)的問(wèn)題，本文提出并研宄了一種基 于多軸運(yùn)動(dòng)控制器UMAC的開(kāi)放式精工系統(tǒng)，該精工系統(tǒng)采用的是“NC嵌入PC” 型結(jié)構(gòu)。
本章針對(duì)復(fù)合式鏜銑加工中心床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化，首先根據(jù)加工中心 的技術(shù)要求確定床身長(zhǎng)、寬、高的基本尺寸，然后建立了三種不同筋板布置型式 的床身結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元分析的方法比較了筋板布置型式以及筋板厚度變化對(duì)床 身質(zhì)量以及靜動(dòng)態(tài)特性的影響，最后基于床身綜合性能的層次分析法與筋板厚度 的靈敏度分析，得出筋板的最優(yōu)布局形式與筋板的******厚度，研究表明：機(jī)床床 身“井”字型筋板布局已經(jīng)具有良好的靜動(dòng)態(tài)特性，合理地選擇筋板型式以及筋 板厚度尺寸是提高床身靜動(dòng)態(tài)特性的一種重要手段。
隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)，高性能的加工制造不僅是 高速，而是高效率和高質(zhì)量，總體表現(xiàn)為一個(gè)中心（加工效率）和四項(xiàng)基本支持 技術(shù)（高速、高精、高可靠性和環(huán)保）。本課題所研制的精密復(fù)合式鏜銑加工中 心是一種針對(duì)復(fù)雜箱體類零件加工并適應(yīng)a前精工機(jī)床行業(yè)以高速化為先導(dǎo)、向 高效柔性化和高精化方向發(fā)展的重要精工機(jī)床。