5 轴数控加工中心加工零部件范围广，加工形式灵活， 可加工叶轮、曲轴等包含复杂曲面的零件。由于CAD / CAM 在设计制造中应用普及性增强，5 轴加工中心的应用也越来越广泛，5轴数控加工中心的运动精度问题就显得尤为重要。随着对数控加工中心的运动精度研究不断深入 尤其是 3 轴加工中心 21 项误差及 5 轴加工中心 37 项独立误差的确定［1］，对数控加工中心的误差研究从基于统计学转变为基于数值方法［2-3］。在加工曲面或曲线过程中，误差的耦合是大量存在的。许多学者对单根进给轴的误差进行了解耦分析，并取得了一定成果［4-5］。而正确、高效的误差辨识技术正是误差解耦补偿的前提［6］。
球杆仪作为一种快速误差检测仪器，具有高效率、高精度的特点。在工业中有着广泛应用，但球杆仪的算法及误差模型并不开放，进行误差辨识研究有一定的难度，许多学者采用球杆仪进行过误差辨识方面的研究［7-8］。其中，梁莹莹等提出了改变球杆仪杆长及测量高度的方法进行误差辨识，可有效检测出同一坐标系下全部 6 个误差元素［9］，该方法具有高精度、易进行数值等优点。近来，有学者提出球杆仪安装尺寸对检测过程的影响不容忽略［10］。为了避免频繁调整球杆仪安装尺寸对最终检测结果的影响，本文以自主设计的五轴数控加工中心和国产开放式数控系统作为研究对象，建立了五轴加工中心空间误差模型。并在该模型基础上，组合使用球杆仪和激光干涉仪，针对工件坐标系及刀具坐标系间的联动插补开展辨识研究。
1   加工中心综合误差建模及辨识原理
1． 1    加工中心综合误差模型
本文研究对象为一台 5 轴数控加工中心，其机械结构为摆头———回转台式，由三根直线轴 X、Y、Z，两根旋转轴 A、C 组成。其中 A 轴为加工中心摆头，围绕 X 轴旋转; C 轴为加工中心回转工作台，围绕 Z 轴旋转，机床进给轴运动范围为 1200 mm × 950 mm × 1100 mm，如图 1 所示。拓扑结构为树形结构，有两条运动支链，如图 2 所示。

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因此为了提高数控加工中心动态加工精度和在机测量系统的测量精度，必须精确建立工作台定位误差与运动速度下的误差补偿模型，同时尽量保证数控加工中心在其运动速度下进行工作。