高精度5轴联动立式加工中心项目来源于国家04专项子课题任务之一，该机床配备海德汉TNC640数控系统，功能先进、具有3-D刀具补偿、TCPM、5轴联动加工等先进功能，用于乘用车变速器齿类零件5轴联动硬铣削加工。

五轴联动立式加工中心

机床规格及主要技术参数

工作台尺寸ø400 mm，最大承载200 kg，主轴最高转速42 000 r/min；X/Y/Z轴行程600 mm/400 mm/415 mm，快速移动速度36 m/min；X/Y/Z定位精度5 µm，重复定位精度3 µm；A/C轴最大转速分别为50 r/min和100 r/min，A/C定位精度7″；重复定位精度4″。

高刚性、可靠性的机床主体结构

机床主体是五轴联动机构，立柱固定在床身后侧，滑座带着主轴箱在立柱上左右沿X轴移动，溜板带着A、C两轴摆台在床身上前后沿Y轴移动，主轴箱在滑座上上下沿Z轴移动，刀库固定在立柱一侧。滑座采用顶置式结构，铸件高刚性轻型设计，使运动单元灵活，适应高速要求。滑座沿导轨作X向运动，行程加大，运动时滑座始终不离开导轨，直线度、定位精度及加工精度均易保证。工作台只做单方向移动，也遵循了移动部件轻量化设计原则。扁长的主轴箱结构，使主轴重心尽量靠近导轨，这样主轴悬伸小，受弯矩小；另外，导轨安装在主轴箱上，滑块在滑座上，大大增强了Z向刚性，提高了加工精度和运动稳定性，定位精度高。

高速主轴单元

选配德国高速直驱动式电主轴，配备油气润滑系统，电机直接带动主轴实现无级变速，最高转速可达42 000 r/min，最大输出功率30 kW，扭矩19.1 N·m，轴向和径向跳动小于1 µm，可实现高速高精度加工。

高精度回转单元

AC摆转台选用西门子力矩电机直接驱动,配有高精度角度编码器，对比蜗轮蜗杆驱动的数控转台具有更高的转速、快速双向反应能力、零背隙、高动态反馈及更高精度的优点；A、C轴力矩电机均配备冷却水套，采用恒温水强制冷却，保证持续加工时的温度恒定，减少热变形量；旋转单元采用的YRT转盘轴承，具有刚性高、承载能力强和运转精度高的特点，能够承受径向载荷、双向轴向载荷、倾覆力矩并且无游隙。

移动部件优化设计

传动系统选用滚珠丝杠副驱动方式，具有传动效率高、发热小且寿命长等特点，通过移动轻量化设计，实现机床进给轴高速和高加速度的技术指标，相比直线电机驱动，滚珠丝杠副进给机构在成本及发热方面有不可比拟的优势。

静态精度匹配设计

机床静态精度是指机床在空载条件下的几何和位置精度，包括移动部件的直线度、位置精度、重复位置精度以及回转部件的圆周跳动等，合理的机床静态精度分配应遵循适用性、可靠性及工艺性原则，大幅度的收缩控制公差或无原则的扩展精度控制项目都将会增加不必要的控制成本。本次设计依据上述原则，通过反向推演，正向拟合，将设计精度分解到基本零件中，最终达到设计要求。

总结

五轴联动立式加工中心目前已经完成装配及调试，经初步检测，已基本满足各项设计指标。机床的研制对提高我国汽车行业的整体自主制造水平，打破国外技术封锁，解决汽车轴齿类零部件精密成形与加工设备的自主保障能力有重要意义。