本文摘要：

   五轴加工中心和五轴钻攻中心是现代制造业中的一部分，具有精度高、效率高、可以满足多种复杂形状零件加工的要求等优点，从航空航天到工业机器人，从医疗用品到消费品，都有着广泛的应用。但由于数控机床误差的存在，使得被加工零件的精度受到影响，从而无法正常使用，而加工过程中的动态误差往往超过准静态误差，成为影响复杂曲面零件的主要因素。为了得到五轴数控机床动态误差的分布情况，提出了一种利用加工特征试件的五轴机床线性轴的动态误差测量方法，针对五轴机床运动学建模、特征试件的设计制造、误差检测等进行了一系列研究，本文主要完成的工作和结论总结如下：

（1）对当今机床误差的研究现状进行概括，根据误差产生的原因与产生的零部件不同，将机床误差分为运动学误差、热误差、动态误差、载荷引起误差等，最终都会造成机床的几何误差。并针对本文研究的误差产生原因做了详细的分析。在建模方面，使用齐次坐标变换原理，推导了各个运动轴之间的运动位置关系的矩阵表现形式，根据所研究的目标机床结构，分析目标机床德玛吉DMU80T平动轴的理想运动模型和实际有误差情况下的误差模型，并将其简化为所研究的9项误差。

（2）根据所研究的五轴数控机床直线轴的结构，设计了两个特征试件，对德玛吉DMU80T机床直线轴动态误差进行测量，计算和分析。设定加工参数，使得零件在精加工的过程中受到震动、冲击和其他干扰的影响尽量小。在此基础上，利用切比雪夫多项式将误差的参数化模型建立起来，并将其和误差模型相结合，用于多项耦合误差的解算。

（3）将各个误差辨识结果利用多项式拟合的方式表示出来，得到各个误差的曲线，之后使用激光干涉仪对误差测量的准确性进行验证。第五章，分别计算出各个点的误差的补偿量，通过对G代码的修改可以达到对误差补偿的目的。然后比较理论补偿结果和实际测量结果两组实验数据，从平均误差，误差的方差以及试件加工平面的平面度、轮廓度的计算结果表明，误差补偿是有效的。最后根据已经解算出的总误差建立该试件的空间精度场，分别从XYZ三个方向上进行分析，从而可以通过输入点的坐标获取试件任意一点的在三个方向上的误差，便于在几何误差方向进行更加深入的研究。

   本文创新点

（1）特征试件的设计：根据数控机床的结构，设计了两种特征试件，分别可以反映机床的单轴加工和三轴加工性能，并提出了相应的误差解算方法。（2）误差计算：利用切比雪夫多项式解算误差，将两个试件反映的误差分别解算出来，并建立起了空间精度场。

  本文的不足及展望本文针对利用特征试件测量五轴数控机床的平动轴误差进行了深入研究，主要针对现有的特征试件设计进行创新，基于三联动测量实验建立了几何误差运动学模型，并结合切比雪夫多项式建立了几何误差项参数化模型，以几何误差项的数学模型为基础，对误差进行了补偿。基于本文的研究内容，对本文工作的不足和今后可以开展的研究工作做以下展望：

（1）本文所提出的动态误差参数化模型是建立在五轴加工中心直线轴之上的，在高精密的制造行业中，其余两个旋转轴也有着广泛的应用，并且其误差是加工误差主要的影响因素，故该模型对数控机床旋转轴的建模这方面内容有待完善。此外，本文也没有进行旋转轴的误差建模和研究，需要进一步补充。

（2）本文只针对数控机床在加工试件范围内100×100×80mm的工作空间内的误差，只能够反映机床在此范围内的精度情况，在其他位置加工工件时，误差情况可能会有所不同，需要设计其他形状的部件或者在其他位置进行新的加工、测量实验。

（3）本文将数控机床三个轴的与位置有关的误差共18项简化为了9项，将角度误差都合并到9项误差内，目的是直观反映加工试件的误差，本文没有将18项误差都解算出来，9项误差在建立精度场之后误差可能会比较大，需要对18项误差进行测量与解算。

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