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高速、高精、高效和复合型是现代数控机床发展的主旋律,车铣复合数控机床正是在这种趋势下应运而生的,它是集车削技术和铣削技术于一体数控加工中心,其核心思想是“一次装夹,实现大部分或全部加工工序”,避免了重复定位误差影响零件的加工精度,同时也提高了加工的效率。但是由于零件在制造、装配及控制运动过程中会产生几何误差的影响,使得车铣复合数控机床的实际运动轨迹与理论运动轨迹不完全一致,影响了被加工零件的精度。针对车铣复合数控机床存在的几何误差问题,本文以多体系统运动学理论为基础,在多体系统误差分析方法的研究、车铣复合数控加工中心的拓扑结构描述与运动分析、车铣复合数控机床的车削模式和铣削模式的运动误差建模、精密数控指令的修正算法和误差补偿软件技术等几方面做了深入的研究与探讨,并通过仿真实验对车铣复合数控机床的几何误差补偿方法进行了验证。 1.首先,以多体系统运动学理论为基础,采用低序体阵列描述多体系统的拓扑结构,对多体系统的运动情况进行分析,得出理想运动坐标变换矩阵和有误差条件下的坐标变换矩阵,并推导出一般多体系统有误差条件下的零级运动方程,建立多体系统的运动约束方程,为车铣复合数控机床的运动误差建模奠定了理论基础。 2.其次,对数控机床的结构进行了总体的分析和概括,以HTM54100iy型五轴联动车铣复合加工中心为研究对象,把多体系统运动学理论应用到复合数控机床的建模上。通过对复合机床的运动进行详细的分析,推导出车铣复合数控机床的运动误差模型。 3.再次,分析了刀具路线、数控指令和刀具轨迹之间的关系,以精密数控加工的约束条件为核心,通过修正数控指令,实现误差补偿的目的,推导出多轴联动时的精密数控加工指令的求解方法。并给出数控基本运动的数控指令进行修正。 4.最后,根据误差补偿的核心思想,以MATLAB为开发工具,以车铣复合加工中心的几何误差模型及迭代法为核心,开发了数控机床的误差补偿软件,实现了自动修正数控指令和仿真实验的功能,从而验证多体系统运动学理论建模的正确性和软件误差补偿的有效性。