本课题在上海市经济和信息化委员会产学研合作计划重点项目《高端数控机床精密化技术示范平台及技术应用产业化》的支持下,以上海平信机电制造有限公司的YKHS2210A型数控铣齿机为研究对象,对其误差产生机理、主轴部件热结构优化、定位误差与分度误差建模以及误差补偿等方面进行研究。本课题所研究的主要内容包括了以下四个方面:(1)根据该数控铣齿机的加工原理和运动过程,利用齐次坐标变换理论建立了数控铣齿机的综合误差模型。通过对综合误差模型的计算结果进行研究,详细分析了数控铣齿机定位误差以及分度误差等误差对数控铣齿机和弧齿锥齿轮加工精度的影响,为数控铣齿机的结构优化和误差补偿提供了理论基础。(2)通过分析该数控铣齿机在加工过程中的热源及其发热量,利用有限元模型仿真了铣齿机的温度场和变形场,指导了该数控铣齿机刀具主轴部件的结构优化设计,达到了减小铣齿机热变形,预防其热误差的目的。(3)该数控铣齿机进给部件和工件主轴部件产生的误差对弧齿锥齿轮加工精度都有非常大的影响,针对铣齿机的定位误差和分度误差分别采取了不同的误差建模策略用来预测机床误差。对于定位误差,建立了基于最小二乘法分段直线拟合的误差补偿模型,从而实现了对机床定位误差的精确预测;对于分度误差,根据转角误差的特点和变化规律,利用最小二乘三角逼近原理对其进行了误差建模,从而实现了对机床分度误差的精确拟合。(4)针对KND K1000M4II型数控系统进行了误差补偿技术研究,并开发了对应的转动定位误差补偿功能模块,实现了对该数控机床分度误差补偿。通过对铣齿机定位误差和分度误差的测量、补偿以及加工试验,对比误差补偿前后机床精度以及齿轮的齿间距误差和齿距累积误差,验证了误差补偿实施效果。