五轴联动数控机床是高端数控机床的代表,两个旋转轴的组合使得五轴机床的种类众多,其中双转台五轴数控机床即摇篮式五轴数控机床应用最为广泛。评价五轴机床性能的最为重要的指标是加工精度,导致机床加工精度降低的因素众多,其中由于机床内外热源所引起的热误差占机床总误差的40～70%,是重要的误差源。因此本文以VMC-C50五轴数控铣削加工中心为研究对象,建立五轴数控机床热误差的预测模型,并建立热误差预测系统,确定五轴机床的最优预热时间,提高五轴机床的加工精度。根据双转台五轴数控机床的结构特点,对内外热源以及各运动部件的热误差特性进行分析,并对各个运动部件的热源进行定量计算,得到机床各个热源的占比,并将机床整体热误差分为主轴—转台系统热误差和丝杠—导轨系统热误差。针对五轴数控热误差测量的难点,根据二者的时空特性分别设计热误差测量方案,并设计温度测量方案。利用T型热电偶和激光位移传感器搭建数控机床热误差测量平台,进行主轴—转台和丝杠—导轨热误差及温升的测量。针对温度敏感点的选择问题,通过改进的K均值算法、相关系数法和主成分分析法对温度测点进行优化选取,利用二分法得到主轴温度敏感点的最优布置位置,优化热误差经验模型的输入。针对热误差模型精度较低的问题,以温度为输入,热误差为输出,基于多元线性回归模型和自回归分布滞后模型,分别对主轴—转台和丝杠—导轨热误差进行建模,并对两种模型进行对比,建立更为准确的双转台五轴数控机床空间热误差模型。针对热误差控制复杂的问题,利用ANSYS对机床进行热力耦合仿真,分析温度场和变形场,确定机床最优预热时间。利用MATLAB开发建立五轴数控机床热误差的预测系统,通过输入相应加工参数,即可快速获得五轴数控机床的热源分布情况及热误差预测模型。