数控机床是现代制造业的核心装备之一,提高机床的加工质量和加工效率有重要研究意义和应用意义。本文在相关项目的支持下,对一种具有三个平动联动轴和三个旋转联动轴的六轴联动数控机床在运动学模型层面展开了优化其刀具运动轨迹和加工效率的相关研究。首先,根据六轴联动数控机床的实际机械结构和联动轴分布,建立了该机床的运动学模型。研究了该种机床的冗余联动特点,和不同联动模式和联动轴配置下对应的运动学模型。在机床运动学模型的基础上,并针对该模型的特点,论文主要在如下三个方面进行了研究。第一,针对刀具中心点的实际运动轨迹与理论轨迹之间的误差,提出了以联动模式和联动轴配置形式切换实现该误差优化的方法。该方法建立了各种联动模式和联动轴配置形式情况下刀具中心点的轨迹误差,以刀具中心点轨迹误差最小和联动轴的运动符合实际行程为约束条件,根据刀具中心点和轴线矢量的具体情况,通过联动模式和联动轴配置形式的切换来满足约束条件,实现刀具中心点运动轨迹误差的优化。第二,针对刀具与工件的接触点实际运动轨迹与理论轨迹之间的误差,提出了以冗余旋转联动轴的运动优化轨迹误差的方法。该方法通过建立刀具中心点运动和刀具轴线矢量转动与接触点运动之间的关系,研究刀具中心点运动轨迹误差和刀具轴线矢量转动轨迹误差对接触点运动轨迹误差的影响,以冗余旋转联动轴的运动优化三个旋转联动轴的变化量,从而减小刀具中心点的运动误差和轴线矢量的转动夹角误差,实现接触点运动轨迹误差的优化。第三,为了避免或者减缓数控系统对联动轴运动速度的限制导致加工时间延长的现象,提出了以冗余旋转联动轴的运动优化联动轴运动速度的方法。该方法研究了联动轴运动速度与加工时间的关系,通过冗余旋转联动轴的运动调整所有联动轴的运动,进而调整联动轴的运动速度,使得这些速度不会超过数控系统设置值,从而实现加工时间的优化。此外,还研究了刀具中心点相对于工件表面的运动速度与冗余旋转联动轴运动之间的关系,通过冗余旋转联动轴的运动使得该速度与指定速度尽可能保持一致。最后,将上述研究内容和所得到的结果以机床后置处理程序的形式实现。在六轴联动数控机床上,采用卫浴产品的抛光加工实验,建立了表面粗糙度变化与抛光轮中心点运动轨迹误差和轴线转动误差之间的关系,对所研究的各个方法进行了验证。实验结果表明,论文所提出的研究方法能够提高抛光加工质量和加工效率,达到了优化的目标。