加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行工序加工的数控机床,是典型的集高新技术于一体的机械加工设备。它的发展代表了一个国家机械设计、制造水平,在国内外企业都受到高度重视。就目前而言,虽然加工中心已经普遍应用工业生产领域中,但我国在多轴加工中心主轴结构及其伺服系统控制方面的研究还有待进一步完善。四轴加工中心相比三轴加工中心,扩大了加工范围和加工性能。针对这一状况,本文对四轴立式加工中心主轴结构及其伺服系统控制进行了设计研究。本文所设计四轴加工中心的第四轴是指主轴摆动,该摆动是依靠立式主轴头的摆动实现的。即环绕Y轴旋转的B轴,可摆动±90度。由于伺服系统控制的建模是建立在已知主轴结构及伺服电机参数的基础上,又由于国内还没有资料详细介绍摆动主轴的结构设计方法和参数,因此在论文开始部分简单介绍了主轴的结构设计,得到了主轴结构参数,及所选伺服电机的参数。B轴的摆动电机是永磁同步伺服电机。系统的建模是建立在分析主轴结构的基础上。另外通过分析伺服系统的性能,选择了B轴和电主轴的伺服系统驱动方式,并对它们建模,最后将模型中的参数对伺服系统的影响做了分析。本文的设计和研究为四轴(B轴)的设计提供了一种可靠性高的设计方法,并且提供了驱动系统的模型,为将来研究和选择伺服系统提供参考。