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随着我国机械工业水平的迅猛发展,精密和超精密加工技术成为了现代机械制造技术的重要组成部分和发展方向。因此,如何找到影响机床加工精度及其可靠性的关键几何误差,通过调整以提高机床的加工精度及其可靠性成了重要的研究问题。对此,国内外许多学者做了许多卓有成效的工作来提高数控机床的加工精度和加工精度可靠性。 数控机床的几何误差会影响加工成形点的位置,从而降低机床的加工精度,是影响机床加工精度的重要误差源。然而几何误差是相互耦合的,并且在不同的测试点几何误差是随机波动变化的。如何辨析出影响机床加工精度和加工精度可靠性的关键性几何误差,并准确控制这些关键性几何误差是提高机床加工精度及其可靠性的关键性问题。为了达到这个目的,本文提出了基于多体系统运动学理论和全局敏感度分析方法的机床加工精度敏感度分析方法。并同时提出了基于多体系统运动学理论和蒙特卡洛数值模拟方法的机床加工精度可靠性敏感度分析方法。 应用多体系统运动学理论,通过分析数控机床的结构,将机床成形系统中的各运动部件抽象为低序体阵列。分析机床各运动轴的几何误差,建立机床的特征矩阵。通过建立机床在理想和实际两种条件下的成形运动函数,最终推导出机床的空间误差模型。在加工空间中选取若干误差数据采集点,应用双频激光干涉仪对各测试点处的各项几何误差进行采集并记录。通过应用概率统计的基本原理可以得到各项几何误差的概率分布特征及其分布特征参数。 以机床的空间误差模型和全局敏感度分析方法为基础,分析机床各项几何误差以及几何误差之间的相互耦合关系对机床加工精度的影响程度,从而得出几何误差对加工精度的敏感度。提出了数控机床加工精度可靠性的定义,并以机床的空间误差模型为基础,应用蒙特卡洛数值模拟方法,分析机床的加工精度可靠性,以及各项几何误差对机床加工精度可靠性的影响程度,从而得出几何误差对机床加工精度可靠性的敏感度。 本文对数控机床的加工精度及其可靠性敏感度的研究工作,可以有效的辨识出影响机床加工精度及其可靠性的关键性几何误差,对提高机床的加工精度及其可靠性以及机床改进和优化设计有着重要的理论意义和指导作用。