本文研究数控机床几何误差建模及几何误差辨识技术,对数控机床几何误差产生的机理、几何误差检测及辨识方法和工程实例中载荷对机床工作台角度偏离现象做了比较系统和深入的探讨,主要包括以下几个方面:针对现有多线测量法中九线测量法的几何误差元素求解复杂的问题,提出了一种满足三个测量点相连构成一个平面直角三角形的约束条件后快速辨识出几何误差元素的方法,并对误差辨识方法的适用范围做了研究。以Y轴的俯仰及偏摆误差辨识为例,设计了定位误差的测量起始点选择试验。试验结果显示,用于对比的误差测量轨迹与用于辨识的误差测量起始点连线中点所在轨迹之间的距离越近,角度误差的测量值与辨识值之间的最大差值和残余误差平方和越小。由此得到,俯仰及偏摆误差的辨识值更接近于测量起始点连线中点所在轨迹的测量值,并且辨识值不能描述整个测量空间的俯仰及偏摆误差,只能用于描述周围小空间内的俯仰及偏摆误差。该结论解决了现有多线测量法中误差辨识值所处位置尚不明确的问题,为误差辨识方法的适用范围研究指明了方向。基于运动学误差模型的研究,提出了一种新的俯仰及偏摆误差辨识方法,其对应的测量轨迹是由三条平行或者重合于机床坐标轴线的可直接测量其定位误差的直线轨迹组成。借助Y轴的测量点选择试验,利用该方法分别辨识了两组不同位置的俯仰和偏摆误差,与实际测量误差做了对比后得出,在新的俯仰及偏摆误差辨识方法中,越接近三条轨迹同一测量点连线构成的三角形内切圆圆心轨迹,误差测量值越相近于误差辨识值。由此可知,新的俯仰及偏摆误差的辨识值的空间坐标在三角形内切圆圆心处。该辨识方法解决了九线测量法和十二线测量法中未给出适用范围的问题,提高了误差辨识方法中辨识值的可信赖程度。对施加载荷后机床工作台角度偏离和定位误差的研究,基于多体系统运动学理论,建立了角度偏移与定位误差的关系,并以静力学分析和Ansys仿真分析的方式给出了受载工作台的角度偏离情况,提出了带有载荷的定位误差预测模型。通过载荷试验得到,施加载荷后的定位误差预测值曲线与测量值曲线是非常吻合的,证明该定位误差预测模型是有效的,并将施加100kg载荷的机床定位误差预测值用于误差补偿后得出,定位精度相较于未补偿时提升了62.1%,相较于未考虑100kg载荷的补偿时提升了41.9%。该实例研究具有广泛的实用性。