“S”形检验试件是成都飞机工业集团提出的一种用于检验五轴联动数控机床动态精度的新型检验试件,目前已用于机床的验收工作中,且得到了良好的使用结果。新型检验试件的检测机理研究尚不够完善,已成为其国际化标准制定和进一步推广应用的瓶颈。本文以清华大学联合电子科技大学以及其他众多高校、机床厂商等的合作项目“五轴联动数控机床精度测评技术与标准”为背景,以一台A/C摆角五轴联动机床为研究对象,通过对机床弹性变形、运动控制策略和试件曲率的综合研究,理论与实验相结合,研究“S”形检验试件对机床刚度特性的检验方法。论文的主要研究内容如下:(1)以机床滚珠丝杠进给系统的机械结构为研究对象,建立了考虑结合面特性的数控机床滚珠丝杠直线进给系统的动力学模型,在此基础上得到了机床平动坐标轴的扭转、轴向和垂直方向的弹性变形模型,根据五轴机床运动原理将机床各坐标轴的弹性变形耦合到刀尖点,得到了试件上因机床弹性变形导致的轮廓度误差模型。(2)研究了机床弹性变形引起的轮廓度误差与试件曲率之间的关系。在matlab中实现了数控系统控制机床运动的控制策略算法,通过获取到的“S”形检验试件的后置指令,计算得到了机床在加工“S”形检验试件过程中各个坐标轴运动的速度和加速度。结合建立的试件轮廓度误差模型和计算得到的机床坐标轴的运动参数,得到了机床加工过程中因弹性变形造成的试件轮廓度误差的仿真结果,并在此基础之上进一步分析了机床弹性变形引起的轮廓度误差与加工试件曲率之间的关系,并通过实验验证了上述结论。(3)以中国的“S”形检验试件、NAS979标准件和德国提出的“S”形检验试件为研究对象,结合建立的轮廓度误差模型和数控系统运动控制策略模型,研究机床弹性变形造成的轮廓度误差沿试件刀路的分布规律。根据单一变量原则分别对数控系统中设定的机床运动约束、加工的进给速度、三种检验试件的曲率与试件轮廓度误差之间的关系进行研究,总结得出利用“S”形检验试件检验机床刚度特性的方法,并对三种不同检验试件的形面特性和检验能力进行了对比。