工艺感知是智能制造生产线的重要组成部分,通过在线感知数控机床加工过程状态变化信息,对其实施误差补偿与控制,可有效地提高被加工零件的尺寸精度。在影响零件加工精度的综合误差中,机床热误差是主要因素之一。机床在加工过程中,温升引起的结构件变形导致刀具成形点与工件待加工点之间产生相对误差,使得工件加工精度降低或报废。如何对机床结构温升进行实时检测,预测刀具与工件之间的位置误差,并实施误差在线补偿,是当前智能制造的前沿技术问题。本文从有限元仿真分析、机床热误差建模、工艺感知系统开发等方面对数控机床的工艺感知技术进行了研究。提出了一种数控机床加工工艺热误差感知的方法。该方法基于多体系统理论建立机床的热误差映射模型,开发设计了数控代码信息的提取及识别程序,在此基础上设计了工艺感知人机交互界面,实现了对数控加工信息的误差感知。以某卧式加工中心为研究对象,建立了机床三轴进给系统的生、散热模型。针对多种不同工况,利用有限元软件对数控机床的主要结构件进行了温度场和变形场仿真分析,研究了机床结构件上导轨的变形规律,基于各轴导轨的热变形仿真分析结果,建立了导轨热变形与运动副热误差之间的数学模型。利用多体系统理论建立了卧式加工中心各部件之间的位姿变换矩阵,基于导轨变形建立了数控机床的末端热误差映射模型,研究分析了机床末端误差的空间分布规律,建立了机床末端位置误差与工件轮廓误差之间的数学模型,为数控机床的工艺感知提供了模型基础。以C#,NI Lab VIEW及MATLAB为开发工具,开发设计了数控机床G代码信息的读取程序以及温度信息采集程序。在此基础上,基于MATLAB GUI开发设计了工艺感知人机交互界面,实现了对数控机床工艺信息的感知。利用多光束激光干涉仪及温度信息采集系统对数控机床的热特性进行了检测,验证了有限元模型的准确性,对机床单轴六项误差的变化规律进行了研究。本文的研究成果为数控机床的温度控制、加工精度补偿以及工艺优化提供了新的方法。对于指导批量零件在加工过程中的工艺感知及精度控制具有重要意义。