现如今,我国经济发展速度越来越快,数控机床作为制造业加工常用的设备,它的加工制造技术水平能够一定程度上代表一个国家的制造业水平,同时数控机床加工技术也是国家核心竞争力的关键技术之一。在近几年的不断发展中,我国的工业制造业发展尤为迅猛,其中数控机床起着非常重要的推动作用。机床加工精度是作为衡量机床性能好坏的关键指标之一,主要受到机床的几何误差与热误差等因素的影响,为此提高机床加工精度已成为各国专家学者所关注的一大热点。本文选择自主研制的四轴精密数控机床作为研究对象,对其移动轴X、Z轴进行定位误差测量、数据整理并研究分析,建立几何误差与热误差的综合误差模型。本文的主要研究内容如下:(1)根据多体系统理论,阐述了多体系统理论拓扑结构的低序体阵列的描述方法,对多体系统理论用数学建模进行分析研究;同时对相邻典型体间的运动进行阐述。对机床的移动轴副误差元素、主轴误差元素和垂直度误差元素等展开剖析。利用齐次坐标变换理论推导出实际情况下机床各运动链的齐次变换矩阵及相邻典型体间的实际运动学关系。(2)对激光干涉仪测量原理、组成及切比雪夫理论进行阐述。以自主研制的四轴精密数控机床为研究对象,利用激光干涉仪测量出四轴精密数控机床冷态时的移动轴X、Z轴定位误差值,分析测量的数据,利用切比雪夫多项式理论建立四轴精密数控机床的移动轴X、Z轴的几何综合误差模型,对X、Z轴拟合出的模型进行研究分析,发现拟合模型的曲线与实际机床几何综合误差模型曲线之间残差较小,说明拟合的效果较好。(3)简要阐述数控机床综合误差解耦分离原理及最小二乘法理论的综合运用。使用XL-80型激光干涉仪对四轴精密数控机床移动轴的定位误差进行测量、计算并整理分析;同时用PT100温度传感器对机床关键位置进行温度变化测量;基于切比雪夫理论建立冷态时的几何基准误差模型;通过分析发现定位误差与温度变化之间的变化规律;选取机床定子与动导轨温度变化作为热误差建模变量,然后利用最小二乘法和切比雪夫多项式理论建立四轴精密数控机床X、Z移动轴的热误差与几何误差的综合误差模型。通过分析发现四轴精密数控机床移动轴的定位误差与拟合出的综合误差模型之间残差小,拟合效果较好,验证了最小二乘法与切比雪夫多项式理论建立的几何与热误差综合误差模型具有较高的预测精度。