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五轴联动数控机床是一种高端数控机床,专门用于复杂结构和自由曲面加工,随着五轴联动数控机床在复杂精密加工领域应用越来越广泛,对五轴联动数控机床加工精度及性能检测也提出了越来越高的要求。因此,提高数控机床的加工精度是现代制造科学技术追求的重要目标之一。本文针对基于检验试件的五轴联动数控机床检测方法,开展几何误差建模、精度预测、溯源及补偿等研究,主要工作如下:1.通过对五轴联动数控机床主要误差源分析和误差分类,理清了几何误差的概念,阐述了几何误差对于机床精度的重要性,并分别分析了移动副和转动副的几何误差元素。2.基于多体系统理论,以沈阳机床集团生产的刀具双摆动型立式五轴加工中心为研究对象,应用低序体阵列描述了数控机床的拓扑结构,用齐次特征矩阵来表示数控机床各个零部件之间的几何关系,建立了数控机床运动学模型,在此基础上得出了五轴数控机床终端几何误差模型,为机床精度的分析和检验等奠定了基础。3.研究了机床几何误差源与检验试件评价结果的定性映射关系,定性的分析了机床几何误差对检验试件造成的影响。分别分析了各项几何误差对NAS979圆锥台试件和“S”形试件加工精度的影响程度,在求解各项几何误差导致的NAS979圆锥台试件侧面圆度误差和“S”形试件的轮廓度误差基础上,分析了机床各项几何误差对检验试件总误差的贡献程度。同时,分析了几何误差项之间耦合对NAS979圆锥台试件和“S”形试件加工精度的影响,为后续的几何误差补偿提供了理论依据。4.研究了五轴机床几何误差溯源技术,提出了基于灵敏度分析的五轴机床几何误差溯源方法。在五轴机床几何误差建模的基础上,利用直接矩阵微分法构建了五轴机床灵敏度分析模型;求出了各个几何误差项对加工中心精度的灵敏度系数,定量的分析了机床几何误差对检验试件造成的影响,为机床设计方案的改进及精度分配提供了理论参考。针对五轴机床的平动轴和转动轴同时运动存在耦合的问题,提出了一种分步解耦的补偿方法,建立了五轴数控机床几何误差补偿模型,并进行了仿真验证,有效的解决了误差耦合的问题。