钢轨是铁路轨道的核心组成部分，是列车安全行驶的重要保障。目前国内钢轨焊缝精磨都是采用国外精磨设备，其技术参数按照国外铁路标准设计，无法满足要求更高的中国铁路标准，尤其是高铁标准。精磨加工中存在焊缝磨削不到位、磨削温升高使钢轨变形和组织受损、磨削精度达不到需要人工修正、磨削粉尘污染严重等问题，严重影响了我国钢轨焊缝加工质量。针对我国铁路标准以及钢轨焊缝加工现状，武汉铁路局工务大修段和武汉利德测控技术股份有限公司共同研究钢轨焊缝精铣数控铣床（以下简称：精铣机），尝试取代当前钢轨焊缝精磨加工工艺和设备。钢轨焊缝数控精铣机的运动性能是反映其加工精度和稳定性的重要性能，其运动协调性和可实现性是设备设计的重要考虑因素。为此，本文主要进行了一下几个方面的研究：（1）介绍了精铣机的主要结构及其功能，概述了精铣加工的基本原理，其中包括主要的技术参数与指标、铣削加工的方式和加工流程。阐述了精铣机测控系统概况，对检测及控制对象进行了分析，描述了精铣机床测控的方案，并对测控过程进行了详细的阐述。（2）借助Solidworks，采用模块化设计思想，创建了精铣机主要部件系统CAD模型：主轴部件、横向移动装置、竖向移动装置、滑块部件、进给系统、测量部件、和横梁结构，并依据各部件的设计装配关系完成整机模型的创建。（3）建立了精铣机虚拟样机模型，并在Adams软件中成功完成了精铣机虚拟样机的运动仿真，得到了相应的动力学仿真结果并做了相关分析，评价了精铣机主要运动部件的运动特性。（4）运用有限元分析软件Ansys Workbench完成精铣机关键部件有限元分析，得到了主轴、滚珠丝杠和横梁体的应力和变形分布规律；它们的动力学特性对精铣机动态特性和加工精度影响较大，因此对它们完成了模态分析，得到了它们的固有频率和振型，模态分析结果表明主轴和滚珠丝杠固有频率较高，有效的避开了共振区，不会发生共振，但是横梁体的第七阶固有频率和横向电机的工作频率接近，很可能会出现共振现象。（5）对横梁体结构进行了参数化优化设计，采用正交试验法设计试验，分析得到的最优解在保证足够刚度和强度的条件下，横梁结构刚度得到明显提高，重量得到较小减轻。