在能源供应日趋紧张、环境污染日益严重的形势下,风电以其资源丰富、环境效益良好和发电成本逐步降低的优势,受到社会各界的高度重视。大力发展风电产业是国家能源建设实施可持续发展战略的需要,是降低一次能源消耗、减少环境污染、推进技术进步的重要手段。近年来我国风电产业发展很快,但是我国风电设备的制造能力还较低,大部分风电设备的部件仍然依赖于进口。所以,风电设备的国产化,对于确保我国现代化建设的充足供能和促进能源构成的有效优化,将具有重大的现实意义。本文是基于天水星火机床有限责任公司委托兰州理工大学研究设计2MW风电机轮毂加工专用数控镗铣床的课题而来,在本机床的研究设计过程中,提出了一种新的机床主轴系统的理念,其中的双套主轴系统和环形油缸系统是之前从未出现过的一种新的主轴组件形式。本机床的设计思路是利用星火厂现有的技术和部件设计一种能够满足风电机轮毂加工要求的数控镗铣床,其成本远远低于加工中心和大型落地镗铣床。这样可以促进我国风电设备的国产化,降低风电设备的成本。本文首先从专用数控镗铣床的总体设计出发,确定了机床的布局和分布形式。重点讨论了专用数控镗铣床主轴箱及主轴组件的设计方法和原理,详细阐述了主轴组件中的双套主轴系统和环形油缸系统。另外,还介绍了主轴参数的确定、主轴轴承的选择、拉杆机构中碟形弹簧的拉紧力计算。除此之外,本文还讨论了机床主传动系统的设计,其中包括切削力和切削速度的计算;分析设计机床的X、Y、Z向的伺服进给系统及其它相关设计。最后,本文利用有限元分析软件ANSYS对专用数控镗铣床的主轴箱箱体和外套主轴进行有限元分析,在此基础上找出主轴箱结构的薄弱环节,为机床结构优化设计提供了技术支持。本课题的设计方案曾与天水星火机床有限公司技术部门进行多次讨论和修改,目前,设计已经完成,专用数控镗铣床正在制造加工过程中。其中的双套主轴系统和环形油缸及注油系统已申请国家发明专利,并已由国家知识产权局于2008年1月1日受理。本课题研究所涉及的知识面较广,实际专用数控镗铣床的设计要考虑的因素众多,加之设计研究时间仓促、精力有限,该设计难免会存在这样或那样的不足之处,同时很多细节方面还要通过制造完成后经过实践的应用来不断完善。就目前来说下一步的深入研究内容包括:专用数控镗铣床电气系统的设计、人机界面的人性化及专用数控镗铣床计算机控制系统的设计、整机的ANSYS静、动态特性分析。