数控机床是制造业的基础,提高工件的加工精度是制造业不懈的追求,而高精度的数控机床是实现该目标的必经途径。数控机床的几何误差是影响工件加工精度的重要因素,尤其对于高、精加工来说,工件的加工质量受到数控机床几何误差的严重影响。因此,认识机床几何误差的特性,不仅能为预防和减少机床几何误差提供方向,还能为数控机床的软件误差补偿提供基础参数,以保证机床的整体加工精度。本文主要研究了螺距误差补偿技术对机床几何误差的影响规律,并研究总结在单轴受力情况下机床几何误差的变化规律,主要内容如下:(1)建立了三轴数控机床几何误差模型。运用多体系统运动学理论,对机床结构进行详细的描述以及分析其相应的多体系统拓扑结构,计算得出相应的低序体阵列。运用齐次坐标变换和各体之间的运动关系推导出相应的特征矩阵,通过机床刀尖点到工件被加工点的坐标转换,构建三轴数控机床的几何误差模型。(2)研究并发现螺距误差补偿对数控机床几何误差的影响规律。选择一种便捷、省时的几何误差测量方法,运用精密测量仪器激光干涉仪和球杆仪测量机床的十八项几何误差,并完成数控机床螺距误差补偿后的几何误差测量,通过分析发现了螺距误差补偿对机床几何误差的影响规律,总结得出螺距误差补偿不仅能提高数控机床的定位精度、反向间隙和重复定位精度,而且能有效提高机床的角度误差和直线度误差,但对垂直度误差几乎没有影响。(3)提出一种单轴受力几何误差测量系统并分析总结了数控机床单轴受力对机床几何误差的影响规律。针对数控机床实际加工过程中产生的切削力问题,提出一种单轴受力几何误差测量系统,通过加载不同重量的恒定载荷来模拟机床实际切削过程中产生的切削力。在恒定载荷的作用下采用激光干涉仪和球杆仪测量机床的几何误差,并测量螺距误差补偿后的几何误差。对单轴受力几何误差测量实验结果进行分析总结发现,随着机床工作台加载重量的不断增大,数控机床的定位误差不断增大,但角度误差和直线度误差不断减少;通过螺距误差补偿后,随着机床工作台加载重量的不断增大,数控机床的定位误差不断减小,角度误差不断增大以及直线度误差不断减少。