本文在详细分析了弧面凸轮机构的特点与发展、以及弧面凸轮加工专用数控机床的现状的基础上，根据弧面凸轮的加工特性，研究开发具有双回转坐标的专用数控设备，提出了重新开发和研制新一代加工弧面凸轮的专用数控机床的必要性。根据已有的设计理论及发展状况，参考已经成熟的经验和理念，针对当前国内弧面加工凸轮专用数控铣床的缺陷，提出了加工弧面凸轮专用数控机床的两种方案，通过论证比较，选择了较为合理的方案。并对有关技术难点，制定了相应的技术路线，完成了一种新型的可实现弧面凸轮加工的五坐标专用数控机床的方案设计与结构设计。 弧面凸轮机构是一种高速、高精度空间垂直轴传动的分度机构，它具有良好的运动特性和动力特性，但由于凸轮工作曲面轮廓要求精度高，形状较复杂，故其加工制造难度较大，需要用具有双回转坐标、且在空间位置有特定要求的数控设备来加工。目前，从国内加工弧面凸轮专用数控铣床的情况来看，高精度弧面凸轮加工的专用数控机床普遍存在一定的缺陷，有待进一步发展和改进。因此有必要重新开发和研制新一代加工弧面凸轮的专用数控机床。 本铣床属于专用数控铣床，应能满足各种弧面凸轮加工的要求，且具有加工精度高、加工质量稳定、生产率高、操作方便舒适的特点。 1、在对弧面凸轮机构运动原理进行详细分析的基础上，并应用模块化、宜人化以及绿色设计思想，提出了立式和卧式两种设计方案。经过对比分析选定了总体设计方案。同时，针对所选总体设计方案，提出了主要技术难点，并制定了技术路线。 2、在仔细分析了相关床身的结构以后，对床身进行了结构设计。 3、对机床的主轴系统部件进行了设计，确定了主轴箱和主轴箱的竖直运动的结构。 4、对机床系统附件进行了设计与选用，确定了相关附件的结构。采用了新型滚珠丝杠专用轴承，即用接触角为60°的角接触球轴承支承滚珠丝杠，提高了支承刚度及轴向承载能力。 5、按照总体方案要求，初步选定采用BEIJING-FANUC0i系统作为本机床的控制系统。并对该系统功能进行了一定的介绍。 6、由于本次设计主要采用模块化设计思想，关键附件都可以作为子模块选用，因此可以大大降低开发、制造成本，估计可以控制在70万元以内。同时，可以大大缩短制造周期、降低制造难度。 弧面凸轮加工专用数控铣床的开发，可以实现弧面凸轮加工高精度、高质量的要求，提高生产效率，使弧面凸轮的生产国产化、标准化、系列化，可以促进制造业的技术进步，也可用于其他曲面的铣削加工。