在多轴加工中,刀具轴线与机床主轴轴线不重合导致的刀具跳动现象严重制约加工精度的进一步提高,且无法彻底避免。针对这个问题,深入探索多轴加工中的刀具跳动现象,具有重要的理论意义及实用价值。完成的主要研究工作如下:1、考虑主轴运动误差的刀具轴线误差旋量建模:以双转台五轴数控机床主轴作为对象,揭示机床主轴轴线对刀具跳动的耦合作用规律,建立了基于旋量理论的刀具轴线运动模型,定义了刀具轴线与机床主轴回转轴线间位置关系——刀具轴线误差旋量的概念。2、基于误差旋量的刀具轴线位姿建模:通过增加瞬时坐标系、旋转坐标系及转换坐标系引入刀具轴线误差旋量模型,建立了包含主轴运动误差的机床运动学模型,并分析了包含主轴运动误差的刀具轴线位姿与理想状态下刀具轴线位姿间的误差规律。3、基于误差旋量的刀具运动包络面建模:以球头铣刀为例,分析考虑主轴运动误差情况下刀具运动包络面的求解办法,推导出刀具运动包络面的解析表达,并分析主轴运动误差对刀具运动包络面的影响规律。4、基于误差旋量的切削刃扫掠面建模:结合机床运动学模型,计算考虑主轴运动误差的球头铣刀切削刃旋转面,进而求解得到任意层的切削刃运动轨迹截面线,同时建立未变形切屑精确几何模型,并利用单因素法分析不同进给量、层切高度下主轴运动误差对未变形切屑几何、切削刃运动轨迹截面线的影响规律。5、实验验证与实例仿真:针对考虑主轴运动误差的刀具轴线运动模型中的参数标定过程进行了介绍,并对相邻两个刀位点间是否考虑主轴运动误差时刀具轴线位姿误差计算、刀具运动包络面误差计算、刀刃旋转面误差计算、刀刃运动轨轨迹截面线误差计算以及未变形切屑精确几何进行了实例仿真。