工艺感知是智能制造技术的重要组成部分,通过在线感知数控机床加工过程状态变化信息,对其实施误差补偿与控制,可有效地提高被加工零件的尺寸精度。主轴系统振动引起的动态误差是影响机床加工精度的主要因素,在机床加工过程中,主轴系统振动引起刀具成形点与工件待加工点之间产生相对误差,使得工件加工精度降低或报废。如何通过主轴系统振动误差检测,并根据误差映射模型预测加工误差,实施在线误差补偿,是当前智能制造的前沿技术问题。本文从主轴系统动力学解析建模、主轴系统误差映射模型、工艺感知方法等方面对数控机床的工艺感知技术进行了研究。提出一种主轴系统振动误差工艺感知方法,该方法基于主轴系统动态位移误差传递函数,实现了对主轴系统振动误差的预估和实时感知。考虑了主轴箱、进给系统和主轴-刀柄-刀具结合面,建立主轴系统动力学解析建模,比传统的主轴动力学建模方法更加全面;将系统的阻尼视为比例阻尼,获得了主轴系统的跨点传递函数,作为加工过程工艺感知系统的基础;分析了主轴-刀柄-刀具结合面,采用吉村永孝的面积积分方法,通过受力分析计算出其动特性参数。通过受力分析的方法,计算典型结合面的动特性参数,作为主轴系统动力学建模的基础。基于主轴系统跨点传递函数,设计了加工过程工艺感知系统。分析了典型结合面动特性对误差映射模型的影响,论证了弹性建模方法的准确性;介绍了工件轮廓误差的计算方法,可以实现末端位置误差到工件误差的计算;以加工过程工艺感知系统为基础,设计了一种加工过程工艺感知流程,为实时的误差补偿提供一种新的方法。搭建了激振试验平台,设计激振力模块和响应测量模块,激振力模块实现对激振力的控制和测量,响应模块实现四个测量点位移响应的测量。对主轴系统进行稳态扫频试验,验证了主轴系统模型的正确性。根据工况需要,通过改变激振力的幅值,探究了激振力幅值对响应幅值的影响规律,证明了通过误差映射模型实时预测主轴末端误差的可行性。本文的研究成果为主轴系统振动误差预测提供了新的方法。