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随着科学技术的发展,数控机床日益向高速、高效、精密和自动化方向发展。而合理选择数控机床关键零部件的加工精度,控制其原始误差,则是数控机床加工精度的重要保证之一。本文以五轴联动数控加工中心为研究对象,通过多刚体运动学理论,建立系统位置误差方程和姿态误差方程,探索了关键零部件原始误差对工件加工误差的影响规律,主要完成了如下研究工作。 (1)对五轴数控机床各种具体运动结构进行总体分析;利用多体系统运动学理论,建立数控机床运动误差模型,把机床部件间的运动关系抽象为多体系统中低序体间的相互关系,推导了数控机床加工条件约束方程。 (2)将五轴加工心各部件的方位矩阵、方位误差矩阵、位移矩阵、位移误差矩阵带入到上述约束方程中,得到加工工件任意一点的误差模型。根据建立的数学模型,求得X、Y、Z方向上的几何误差对模型中的37个原始误差项的灵敏度。得到转动误差对几何误差的影响是线性的,影响程度比较大;而线性原始误差对几何误差的影响是代数关系,对几何误差的影响也比较小;垂直度原始误差和平行度原始误差分量的影响是线性的,但方向不同,对几何误差的影响比转动误差的影响小,与线位原始误差影响相差不大。 (3)利用数控机床的运动误差数学模型,通过Monte-Carlo数字仿真进行了数值计算,利用极大似然法法进行了试验结果的拟合,采用K-S检验方法对拟合结果进行假设检验,最终确定了任意一点的几何误差的分布为正态分布。然后,利用蒙特卡洛数值仿真结果,对所给定线性方位的加工直线和加工面进行统计分析,得出了直线度与平面度的误差均值和标准差。