【摘 要】
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五轴数控机床加工过程中,在各种误差的共同影响下,最终会导致工件的轮廓误差。本文以降低五轴数控机床加工中的轮廓误差,提高加工精度为目的,对伺服系统建模、轮廓误差预测与补偿展开研究,主要研究内容及创新性成果如下:（1）针对现有伺服系统建模方法的不足,本文提出一种将数据驱动和模型驱动相结合的伺服系统复合模型。首先,对伺服系统控制原理和机械传动结构进行分析,基于理论推导建立其传递函数。随后,基于数据驱动建
【基金项目】
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国家重点研发计划“复杂产品加工全要素的数字孪生建模与仿真软件”（编号:2020YFB1710400）； 国家自然科学基金“基于驱动系统参数化模型的复合轮廓误差预测机理与预补偿策略”（编号:51775215）；
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五轴数控机床加工过程中,在各种误差的共同影响下,最终会导致工件的轮廓误差。本文以降低五轴数控机床加工中的轮廓误差,提高加工精度为目的,对伺服系统建模、轮廓误差预测与补偿展开研究,主要研究内容及创新性成果如下:（1）针对现有伺服系统建模方法的不足,本文提出一种将数据驱动和模型驱动相结合的伺服系统复合模型。首先,对伺服系统控制原理和机械传动结构进行分析,基于理论推导建立其传递函数。随后,基于数据驱动建模的思想,搭建神经网络对传递函数无法预测的误差进行训练学习。最后,将两种模型结合,得到数据/模型混合驱动的伺服系统复合模型,为后续轮廓误差预测提供更准确的各轴位置信息。（2）提出了一种基于伺服系统复合模型的五轴数控机床轮廓误差预测方法。首先,采用D-H法建立AC双转台五轴数控机床的运动学模型。随后,利用伺服系统复合模型预测出各轴实际位置,并通过运动学正解转化为工件坐标系下的实际刀具位姿。根据轮廓误差计算模型,即可预测出刀具运动轨迹的轮廓误差。（3）提出了一种基于伺服系统复合模型的五轴数控机床轮廓误差补偿方法。基于上述预测出的五轴数控机床轮廓误差,根据交叉耦合控制的思想,将轮廓误差分配到各进给轴进行补偿。随后,基于Matlab GUI为所提出的轮廓误差预测与补偿方法开发了仿真软件。（4）对所提出的基于伺服系统复合模型的五轴数控机床轮廓误差预测与补偿方法进行了仿真和实验。结果表明,本文提出的方法能够对轮廓误差进行准确预测和补偿。
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