【摘 要】
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数控机床代表着精密制造的技术水平,其精度和可靠性是衡量加工零件质量和安全性能的重要指标。提高机床的加工精度,保证机床的使用可靠性,对数控机床的发展和国家制造水平的提升具有重要意义。对误差变化的规律进行分析建模,并运用计算机计算、预测和控制在加工过程中人为制造一个相反的误差与之补偿,能实现机床加工精度的大幅提高。本课题详细介绍了误差补偿相关过程和技术,分析了旋转轴位置对机床综合误差的影响,建立了数学
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（项目编号:51565032）；
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数控机床代表着精密制造的技术水平,其精度和可靠性是衡量加工零件质量和安全性能的重要指标。提高机床的加工精度,保证机床的使用可靠性,对数控机床的发展和国家制造水平的提升具有重要意义。对误差变化的规律进行分析建模,并运用计算机计算、预测和控制在加工过程中人为制造一个相反的误差与之补偿,能实现机床加工精度的大幅提高。本课题详细介绍了误差补偿相关过程和技术,分析了旋转轴位置对机床综合误差的影响,建立了数学模型,并利用可靠性理论对机床精度可靠性进行评估。主要工作成果如下:（1）介绍了误差补偿技术,分析误差补偿在提高机床精度方面的显著优势。从误差和误差来源、误差元素建模技术、误差检测和测温点的选择优化、机床运动模型及综合误差的建立以及误差补偿控制系统的实施方案和效果检验等方面进行论述,显示出误差补偿的科学性和工程性。（2）基于多体系统理论建立机床综合误差模型。首先利用齐次坐标变换,分析机床静止和运动状态得到机床静止和运动特征矩阵。其次考虑误差源的产生和对机床运动过程的影响,建立静止和运动误差矩阵。最后由刀具切削点和工件成型点的理想情况下和实际状态中的空间坐标关系得到机床综合误差模型。（3）基于正交多项式回归方法建立了可用于误差补偿的多项式模型。运用正交多项式对机床综合误差数据进行统计分析,保留显著的回归项,计算回归系数并得到回归函数。通过比较可以看出回归模型对于原数据点具有良好的拟合程度,其拟合残差与原始误差相比大幅减小且波动较低,在误差建模补偿中有较好效果。（4）基于可靠性理论和可靠度方法分析了机床精度的可靠性。运用验算点法对机床精度功能函数中的随机误差变量进行迭代,并得到允许误差内的可靠性指标,该指标表明机床精度具有较高可靠性。并运用蒙特卡洛法对误差变量进行抽样分析后,再次验证了验算点法的结论。
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