一、实施背景
装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了迫切的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国家的工业发展水平状况。
国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上,又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两台三轴机床，有时甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展。近10年来的巨大进步这些机床均已达到国际先进水平，体现出我国机床工业为国防尖端工业发展提供装备的实力又有突破性提高。
我公司生产的VMC850L/5X型立式五轴联动加工中心，床身通过CAD设计并进行有限元分析处理而成，由MEEHANITE米汉那（密烘）优质铸件采用去除应力回火处理并经人工时效，密筋结构布置，抗振性强，刚性好，确保机床的加工精度和长期稳定性；机床滑动导轨为矩形滑动导轨，机床导轨副采用聚四氟乙烯贴塑和淬硬导轨配合，该配合性质的导轨副磨擦阻力小，因而机床在低速进给时无爬行；有机材料具备一定的缓冲性，因而机床在快速运行时振动小；所有导轨均为全封闭、自动润滑，所以导轨具有良好的耐磨性、稳定性及很强的刚性。机床主轴转速范围为0～10000 r/min ，X、Y、Z、A、C轴行程分别为800 mm 、500 mm 、550mm 、-110°～110°、0°～360°；X、Y、Z 轴快速移动均为36m/min，工作台面尺寸为1000 mm×550 mm，主电动机功率为主电机连续功率7.5kw，主电机峰值功率11kw 。机床最大加工直径φ 420 mm ，主轴端面至工作台面距离360～910mm 。该机能够实现叶片，尤其是大型叶片的高精、高效加工，广泛适于电力、航空、航天、军工等领域用于汽轮机、燃气轮机的各类叶片以及各类窄长形特殊曲面的加工。
通过该项目的研究，能够解决五轴联动数控机床进入中小企业，普及应用阶段。以前五轴机床和三轴机床之间的价格悬殊很大。通过该项目研究，在三轴数控机床附加两个旋转轴，基本上就是普通三轴机床的价格高出30 %～50 %。具有很大价格竞争优势，是国外同类机床价格低30 %～50 %。
而随着我市装备制造业发展要求，加快我市制造装备发展水平，我们进行该项目技术攻关，切实让五轴联动数控机床武装到中小企业中，使五轴联动数控机床进入至普及应用阶段。
二、项目主要内容、目标及关键技术
本项目的具体研究开发内容是:VMC850L/5X五轴联动高速立式加工中心,通过机床的光机设计、钣金设计、布局形式设计、机床的传动结构设计、刚度分析，机、电、液、气系统控制的设计调试,从而开发出高速、高精度、高可靠性的立式加工中心，达到国外工业强国同等精度水平。
本项目解决的关键技术问题：
（1）通过选用SINUMERIK 840D的系统来实现五轴联动的控制，研究该系统实现五轴控制机床软件的设计；
（2）采用有限元分析的基本原理和方法，对机床关键运动部件进行了结构性能分析，并将分析结果辅助机床性能试验，从而为机床的高速、精密等性能指标提供了可靠地保证。
（3）通过伺服优化、动态调整、响应频谱分析、伺服前馈控制、插补前和插补后的加减速计算使机床达到加速度提升、运行平稳、加工精度高的要求。
（4）通过平滑TCP提升加工面品位并缩短加工时间。
三、开发试验方法及技术路线（工艺路线）
本项目是跨学科的研究项目，涉及机电一体化学科，本项目以国内SINUMERIK 840D系列数控系统为切入点，以所完成的数据分析和工艺参数为基础，进而在三菱和国产华中等数控系统上进行研究推广。
为了确保设备的实用性和可靠性，在研发过程中将特别注重成熟技术的应用，而不刻意追求最新研究成果的应用；在创新方面，不刻意追求技术上的盲目创新，而注重对已有技术工程化集成的创新，注重设备应用技术上的创新。研制出具有接近国际先进水平的、拥有自主知识产权的五轴联动加工中心。产品的试制过程中将按照加工中心的技术规范和相关标准进行测试，确保产品的质量和性能能够达到设计要求。
工艺流程如下：立式五轴联动数控机床的整体设计→立式五轴联动数控机床的制造→立式五轴联动数控机床叶轮加工的试验→整机可靠性试验→精度及功能优化设计→分析与进一步完善改进→总结→市场推广→正式投产。
四、现有开发条件和工作基础
常州创胜特尔数控机床设备有限公司是一家主要从事立式、卧式、龙门式加工中心等各类数控机床设备研发、生产、销售和服务的现代化技术型企业——国家高新技术企业。公司团队 100%由专业技术人员组成，其中管理层和技术骨干均由数控领域内集数十年以上经验的资深人士组成。公司以现代企业制度为依托规范运作，拥有先进的制造技术和精良的生产条件，并与一批国际知名的OEM伙伴保持长期合作关系。产品远销欧洲、美国、非洲，并在广东、福建、浙江、江苏、湖北、西北等地设有专业代理。
公司是中国兵器工业集团——中国东方数控在江苏的指定OEM制造基地，广泛服务于航天、航空、军工和教育系统，并取得了良好的声誉。公司生产的立式加工中心在2005年作为湖北国防科技系统“江山杯”数控大赛的比赛用机，2006年在北京参加“国家重大科技成就展”作为为数不多的数控机床接受了党和国家领导人的检阅。公司在“政、行、校、企”领域与常州机电职业技术学院等院校合作中，取得了多项科技成果，并获得了多项国家级专利。2007年通过了江苏省教育厅专家组的论证，成立了“江苏省数控机床工程技术研究开发中心”。公司目前是常州机电职业技术学院和常州刘国钧职教中心的数控实训基地，也是江苏联合职业技术学院副秘书长单位，在为地方教育尽应尽之力的同时，进一步提高了公司的科研氛围。
公司于2008年实现了整机出口美国市场，打破了国产机床只能出口至发展中国家的常规。2010年公司成为江苏·发那科职业教育集团副理事长单位，使校企合作又更上了一个台阶；同年成为常州市三会（常州市工业经济联合会、常州市企业联合会、常州市企业家协会）常务理事长单位。于2011年被武进国家高新技术产业开发区党工委、管委会评为双十佳工业企业。2012年5月，公司和湘电集团、中联重科、三一重工等大型企业一起被全国机械职业教育指导委员会和机械工业教育发展中心指定为全国机械行业合作培养高素质技能人才创新企业。伴随着江南装备制造技术产教园的建设，公司作为主要承建单位，与FANUC数控系统应用中心、SIEMENS数控系统江苏培训中心、博世力士乐气液电创新实验中心，以及海克斯康精密测量与逆向工程中心、科教部三维数字化基地、常州市数控机床精度检测与维修中心等形成了资源共享，为制造出高科技、高质量的数控机床打下了坚实的基础。
现公司拥有4项发明专利及42项实用新型专利，另有若干新型专利在申请过程中。
公司团队 100%由专业技术人员组成，其中管理层和技术骨干均由数控领域内集数十年以上经验的资深人士组成，公司现有员工65位，具有大专以上科技人员有65人，研发人员17人。2007年公司与常州机电职业技术学院联合成立的江苏省数控机床工程技术研究开发中心拥有43人的研发团队，现有从事数控技术研究的教授、教授级高级工程师等正高职称5人，其中二级教授1人，副高职称9人。公司与常州科教城各院校保持了长期的产学研关系，共享研发平台，拥有如Hexagone全自动三坐标测量机，雷尼绍激光测试仪，光动多普勒干涉仪，数控机床设计软件(含有限元分析)等价值数百万的研发设备。并能为用户提供多方位的培训服务。公司以现代企业制度为依托规范运作，拥有先进的制造技术和精良的生产条件，并与一批国际知名的OEM伙伴保持长期合作关系。产品远销欧洲、美国、非洲，并在广东、福建、浙江、江苏、湖北、西北等地设有专业代理。公司用并行工程管理模式，直接参与售后服务人员占我公司总人数90%以上，能100%按照“8小时内响应，300公里内24小时内赶到现场”的承诺进行售后服务。
我公司现有研发人员17人，按照项目负责制进行管理。根据机床可靠性、精度控制的要求和相关标准，对实际生产过程制定了机械装配指导书、防护安装、通电调试流程、FANUC伺服优化、切削试验指导书、备份机床数据操作步骤、DNC传输、机床位置精度检测、绝对编码器的设定方法9类工艺指导文件。目前公司已设计制造的机床有5个系列（滑轨立式、线轨立式、龙门加工中心、卧式加工中心、钻削中心）共计60多个品种。
该项目机床在今年试制样机已生产，并交由用户使用，由于其较高的加工精度和稳定性，得到了用户的肯定。
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