数控机床是先进制造行业中基础性的制造装备,而精度保持性则是我国数控机床质量控制中的薄弱环节,制约着国产高档数控机床的产品综合竞争力的提升,而目前针对机床精度保持性尚未形成系统而全面的分析研究方法,存在难以量化考核、指标缺乏针对性等情况,导致难以有针对性的入手提升数控机床的精度保持能力,同时也导致用户缺少预防性维修策略,只有在机床出现精度失效的情况后才进行维修,机床因维修的停工时间长、成本高。在此背景下,本文依托相关国家基金项目的支持,并以项目所研究的THM系列某型号数控机床为研究对象,基于元动作理论展开针对数控机床精度保持性分析技术的研究,旨在完成提升机床精度保持能力的前期分析工作,一方面找出对机床精度保持性影响程度较大的变量,才能在数控机床的设计、制造及运行过程中,对较敏感的影响变量实施相应的优化或控制措施,另一方面针对数控机床关键元动作的剩余精度寿命预测技术进行研究,在机床使用过程中对精度保持性影响程度较大的精度指标进行监控及预测,才能针对机床的精度退化做出有效的预防性维护措施。本文的主要研究内容如下:首先,根据数控机床的结构功能特点,从元动作的角度分析机床加工精度退化的关键原因,并对不同原因影响下的退化过程展开分析,以时变精度可靠度的形式对数控机床的精度保持性进行描述,结合数控机床的FMA结构化分解分析方法,找出了影响数控机床精度保持性的相关元动作。其次,为建立整机精度保持性与元动作精度保持性之间的映射关系,并找出影响机床加工精度的关键影响因素,根据数控机床各元动作的运动功能建立整机的结构拓扑模型,并分析了元动作的各项误差源和各元动作坐标系间运动误差的转换关系,通过齐次坐标变换方法,推导出理想刀具加工点和工件实际成形点的偏差量与机床元动作误差项的关系,以此建立了数控机床加工精度的综合误差模型。然后,为找出影响整机精度保持性的关键影响变量,通过均值一次二阶矩方法建立了用以描述精度保持性的精度可靠度计算模型,并依据机床加工精度综合误差模型建立了元动作各误差项对加工空间内三个方向上的机床加工精度可靠性的全局灵敏度计算方法,并引入了偏相关系数,考虑了误差之间的相互作用对加工精度可靠性的影响。根据机床不同测量点的误差数据,计算出各元动作误差项对加工精度可靠度的影响程度,识别出了影响数控机床精度保持性的关键元动作误差,据此分析结果可以实施相应的精度保持措施。最后,针对这些影响机床精度保持性的关键元动作误差项,根据数控机床元动作运动精度的实际退化过程的特点,并考虑到精度退化过程中存在的非线性问题和不确定性问题,基于非线性Wiener过程建立了数控机床元动作的精度退化模型,以精度测量值首次超过失效阈值时判定元动作的精度失效,以此建立了基于逆高斯分布的精度剩余寿命预测模型,以概率密度函数的形式求解关键元动作的剩余精度寿命。针对单台机床缺乏相关历史数据和先验信息的问题,采用粒子滤波算法依据当前的观测数据对模型参数后验值进行递推更新,实现对剩余寿命预测结果的优化与更新,并通过螺母移动元动作精度退化模拟实验数据的实例分析,验证了精度退化模型及精度剩余寿命预测方法的正确性和有效性,根据预测结果可以有效展开机床精度保持性的预防性维护。