随着精密微型零件在航天航空、半导体加工、医疗器械、精密仪器等行业的应用越来越广泛,这些行业对精密微型零件的需求日益增加。常规尺寸机床加工微型零件时,在加工精度、效率、经济性等方面都处于劣势。目前,国内在微型零件专用设备开发方面尚处初期,国外虽开发出实用的精密微型机床但对我国技术保密,国内微型机床的技术水平仍然不高,因此十分有必要研制用于微型零件加工的微型机床。本文主要就如何构建一台高精度的三轴立式微型数控铣床进行研究。通过仔细研究国、内外的相关资料,发现在机床微型化过程中机床机械结构的动静态性能、控制系统的性能对机床的精度影响最大,数控系统用户界面的友好性、易操作性对加工效率影响最大,因此本文对机床微型化过程中如何提高机床机械结构的动静态性能、数控系统的开发进行了重点研究。首先,试制了一台由直线电机驱动的三轴微型立式数控铣床。从机床的设计要求出发,确定了机床的总体布局及方案。在完成直线电机、光栅尺、导轨滑块等外购件的选型和配置及机床自研零件的结构设计后,最终研制出一台本体尺寸为350mm×200mm×525mm、行程为100mm×100mm×80mm的三轴立式微型数控铣床。其次,在机床设计阶段,为得到动、静态性能较好的机床结构,在ANSYS软件中建立了整机有限元模型,进行了机床整机动力学、静力学分析。提前发现了立柱是机床的薄弱部分,保证了机床的动静态性能,减小了机床的研发时间和费用。为验证理论分析结果的正确性,在机床完成装配后又搭建了试验模态测试系统,测得机床的前六阶固有频率及对应的振型,证明了整机有限元模型是符合实际情况的,保证了机床的设计质量和效率。最后完成了微铣床数控系统上位机软件的开发。首先,确定了PC+NC型的数控系统体系结构,完成了数控系统各部件的选型和硬件接线。接着,根据微铣床的使用特点,完成了数控系统上位机软件功能模块的划分,以Visual Studio2010为工具利用PMAC提供的库函数完成了开放式数控系统上位机软件的开发。