用于活塞加工的高精密设备,其中关键零部件都是由导轨系统组成,因此导轨系统的精度设计也就会影响产品的加工质量,由于活塞加工条件苛刻,发动机的性能与其密切相关,因此,其被活塞的产品质量直接限制。本文以三导轨系统构成的伺服刀架为研究对象,对过约束条件下的高刚性导向系统精度形成机理进行研究,通过利用机床的静态误差理论,并且采用其分析方法,结合实际,基于齐次变换原理研究三导轨位姿误差传递基本规律;利用赫兹接触理论研究滚动副与运动副之间的映射关系,通过具体的数学模型定量分析导轨直线度误差与刀架运动台之间的均化作用;在对刀架运动学分析基础上,进行了刀架的精度补偿设计研究,以期实现高精度控制,主要工作成果如下:(1)采用主副三导轨结构的刀架用来进行活塞外圆加工,对其空间误差分析问题,利用齐次变换原理,推导了三导轨系统架构下的误差传递规律模型。(2)对滚动副的精度均化作用研究,在导轨误差传递规律基础上,基于赫兹接触理论,建立了误差与力的传递函数模型,根据三导轨系统的空间位置关系,结合误差传递规律,分析了滚动副与运动副之间的映射关系,通过建立具体的数学模型定量分析了影响运动副精度均化的因素,并可以依据结果,通过对导轨系统进行精度设计,定量的分析总体工艺过程。(3)通过对刀架位置闭环系统进行分析,推导出其初步结构,提出由三导轨系统构成的刀架运动的精度补偿策略,并利用MATLAB对精度补偿策略进行仿真验证,其结果确定了高刚性主副导轨结构的刀架系统具有活塞外圆加工的高精度补偿特性。(4)最后通过实验有效验证了三导轨系统的精度均化效果及精度补偿方法的正确性以及该高刚性导轨系统的优越性,经过精度补偿之后的导轨系统加工活塞实验,克服了部分产品的加工的误差值范围大的问题,满足加工工艺要求,刀架加工精度得到提升,其应用范围也得到扩大。