1、开发背景

当今，机床制造业对加工设备的要求，应满足智能化、高精度、低能耗、高效率，特别是军工、模具、精密仪器仪表等行业领域的零件，它们的特点是外形复杂、曲率多变和精度要求高。六自由度数控机床能够保持刀具在最佳的集合形状上开展切削加工工作，能最高程度确保高工作效率下加工后产品表面的高光洁度，尤其能够满足复杂型面、异形零件、倾斜面零件的半精加工和精加工。

2、功能与使用说明

机床结构主要包括主轴、横梁、立柱、机床底座、变位工作台、电控柜和换刀架等。在功能上可以把工件细分成任意角度，除了固定在夹具上的工件底面，其它的五个表面都能够自由加工。从机床结构布局可以看出，机床的六个自由度分配方式为：主轴可实现竖直方向（Z 轴）的直线运动、横向方向（X轴）的直线运动和横向方向（B轴）的摆动，B轴一般在±90度范围内。工作台整体可实现纵向方向（Y 轴）直线运动、回转台可实现绕Z方向（C轴）的回转运动、翻转盘可实现绕X方向（A轴）的翻转运动，C轴最小分度值一般为0.001度，A轴转动范围一般设定在+30度至-30度。通过A轴B轴和C轴的组合，可以把工件细分成任意角度，除了固定在夹具上的工件底面，其它的五个表面都能够自由加工。

3、先进性、实用性、创新性

（1）六自由度数控机床能够保持刀具在最佳的集合形状上开展切削加工工作。能最高程度确保高工作效率下加工后产品表面的高光洁度。尤其能够满足复杂型面、异形零件、倾斜面零件的半精加工和精加工。

（2）采用模块化设计，减少非标准件的数量，提高机床装配、拆卸的灵活性。机床基础部件等均采用密烘铸铁并进行合理的加强筋结构，确保获得最佳的静态和动态刚性。翻转板和数控回转台组成的工作台为双层结构，更易保证大件的结构刚性和加工的灵活性。

（3）基于Ansys对主轴模态分析，得到各阶振型，对机床横梁、立柱、电主轴座等主要部件进行了静态分析，结果表明：无论是变形量还是应力值都远小于许用值，满足可靠性要求。

（4）应用RecurDyn对虚拟样机进行动力学仿真分析得出：模拟加工得到的机床各部件载荷大小呈正弦或余弦曲线变化，峰值均小于部件的额定负载，波动幅度在5%以内；直线位移曲线近似一次函数，运行平稳，样机整体可以满足预期工作要求。