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五轴联动数控机床已被广泛应用于加工具有复杂几何结构和高尺寸精度的机械零部件中。而各行业对高、精、尖产品需求的不断增加又促使机床的加工技术不断向精密、超精密方向发展。为满足制造业对产品精度的要求,国内外学者相继提出多种提高机床加工精度的方法,其中软件误差补偿法成为提高数控机床加工精度最为经济有效的手段。 本文以多体系统运动学理论为基础,针对带摆角头五坐标数控机床的加工精度问题,对其进行软件误差补偿的研究。重点对机床的误差分析,精度建模、误差检定及误差补偿等方面展开研究工作,并通过仿真验证补偿工作的有效性。具体研究内容包括: (1)以多体系统运动学基本理论为基础,根据实际多体系统的运动情况,推导出多体系统的运动误差方程,并建立了一般多体系统误差分析理论; (2)分析了五坐标数控机床的结构特点及各运动体间的特征关系,进而将多体系统运动误差分析方法运用到带摆角头五坐标数控机床,建立了数控机床的几何误差模型,并针对该误差模型给出机床的精加工条件。同时研究了数控机床平动系统及回转系统几何误差参数的辨识方法。数控机床运动误差建模的建立是数控机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键环节之一; (3)基于带摆角头五轴数控机床几何误差模型,分别建立了理想条件和实际条件下的刀具路线、数控指令及刀具轨迹间的映射关系,并给出数控指令修正值的计算方法及迭代计算求解终止判别条件。并针对数控机床三种基本运动形式给出定点、直线和圆弧运动的数控指令修正方法。确定修正后的数控指令是进行软件误差补偿的关键问题; (4)开展了数控机床刀具中心运动轨迹的仿真研究工作,利用Visual C++6.0开发五坐标数控机床几何误差补偿软件,利用仿真模块对数控机床理论刀具路线、补偿前后的刀具轨迹进行仿真对比,从而验证本文建模方法的正确性和补偿软件的有效性。