本文以微小零件切削加工为研究背景,设计研制了龙门式微铣削加工系统。该加工系统的整体尺寸为600mm×600mm×500mm,系统具有四个直线移动轴和一个旋转轴,加工范围为200mm×50mm×50mm。根据微小零件铣削加工的要求,对系统整体和部件进行了结构设计。利用有限元分析软件,对龙门结构进行动静态结构分析,研究了龙门结构的变形趋势和最大变形发生的位置;其次对龙门结构进行模态分析,获得系统的固有频率和主要振型;根据龙门结构的变形趋势、模态,对横梁和立柱进行了多目标参数优化,提高结构的静、动态刚度,从而提高了系统的性能,采用锤击试验法进行机床的模态试验,获得了实际情况下的固有频率和阻尼比,证实了有限元分析的有效性。应用多体系统的理论对系统进行误差建模,分析了影响系统误差的每个环节,建立龙门式微铣削系统的误差模型,为加工中误差的补偿提供了依据。以研制龙门式微铣削加工系统为实验平台,进行了正交式微铣削实验,研究了切削参数(主轴转速、轴向切深、进给速度)对零件表面粗糙度的影响规律,得到了合理的切削参数。进行了零件表面粗糙度Cpk的计算,验证了龙门式微铣削系统加工状态的稳定性,所选切削参数的合理性。