本论文以提高数控机床加工效率为目的，分析了五轴联动数控加工的特点，归纳了空间刀具补偿的主要研究内容和关键问题，针对不同的机床类型和切削方式分别建模，提出了空间刀具补偿的算法，实现了三维空间中的刀具补偿功能。　　具体研究工作包括以下方面：　　1．五轴联动加工刀具长度补偿及非线性误差的控制。利用空间解析几何、齐次坐标变换建立五轴联动机床的刀具长度补偿数学模型，基于线性插补原理提出刀具长度补偿后的非线性误差控制策略。　　2．五轴联动侧铣空间刀具半径补偿研究。对刀具空间不同位姿的异面法矢的最佳补偿点的求取，避免了空间投影造成的误差，解决了五轴轨迹空间转角的半径补偿问题。　　3．五轴联动端铣空间刀具半径补偿研究。对刀具切触点法向矢量进行求取，根据刀具半径大小进行偏置，解决了五轴联动端铣空间刀具半径补偿问题。　　4．五轴联动刀具空间补偿算法的软件集成。将五轴联动空间刀具补偿算法集成到国家重大专项支持的高档数控系统之中，在五轴联动数控系统中实现了刀具空间补偿功能。　　本课题来源于国家863重大专项“涡轴发动机整体叶轮高性能加工技术与仿真优化”以及国家“高档数控机床与基础制造装备”重大专项。本文对提出的刀具空间补偿方法进行了理论误差分析，并进行了仿真实验和实际加工实验，实验结果显示补偿算法能够满足系统加工的精度要求，通过了国家重大专项项目组的验收。