复杂曲面类零件五轴数控加工过程中,为获得高精度、高品质产品,需要机床具有高的速度和加速度来提高加工效率,并保证加工精度。机床组件在加速和减速过程中产生的惯性力激发了机床的结构模态,从而导致了机床的残余振动。机床的残余振动最终会导致被加工零件的表面质量较差,同时造成伺服控制闭环的不稳定。惯性力引起的振动主要体现在两个方面:1)导致了传动机构(如滚珠丝杠)的振动,降低工作台定位精度,使得跟踪误差增大;2)导致执行机构(如刀具或测头)的振动,从而造成执行机构和工件相对位置偏差。多轴轮廓控制过程中,为了提高加工效率和轮廓跟踪精度,必须要抑制惯性力引起的振动。针对上述问题,本文主要研究目的是通过抑制惯性力引起的机床振动来提高轮廓跟踪精度。首先,建立了单伺服轴刚性模型传递函数,并采用无偏最小二乘辨识算法辨识了模型参数;建立Stribeck摩擦力模型,并基于Kalman滤波器辨识了摩擦力模型参数;在辨识出的单轴进给系统模型的基础上设计高精度的单轴跟踪控制器。其次,进行了振动抑制研究,研究了前馈的输入整形振动抑制方法的原理,不同类型的输入整形器设计方法及鲁棒性;然后研究了基于驱动的主动阻尼算法抑制振动的原理和设计方法,并通过仿真分析和实验验证了两种振动抑制方法的有效性。再次,针对为了抑制振动而引入的输入整形振动抑制算法造成了参考轨迹时间延迟并导致轮廓误差增大的问题,研究了通用型的轮廓误差估计方法并通过轮廓误差预补偿的方法减小了输入整形和伺服跟踪造成的轮廓误差,然后通过实验验证了所用的输入整形和预补偿的轮廓控制方法可以抑制执行机构和进给机构的振动,提高了轮廓跟踪精度。最后,结合已开展的工作,开发了“五轴伺服辨识与控制”软件。该软件可以实现单伺服轴的模型辨识,单轴伺服和多轴伺服系统控制仿真和实时控制功能。