提高机床几何精度有误差预防和误差补偿两种方法。误差补偿法使用软件技术,不仅可以提高制造数控机床的精度等级,对现有数控机床的精度进行升级,而且具有低成本、易实现等特点,因此具有重要的理论和实际意义。近年来,国内外学者开展了大量的研究工作,取得了一定的进展。但是,总体而言,数控机床刀具相对工件的几何误差建模、原始误差项的测量与识别、几何误差补偿技术等还存在较大不足。为此,本文针对上述问题对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析,并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及软件误差补偿等方面开展深入研究,取得的主要研究成果如下:首先研究机床的误差分类及测量方法,比较了数控机床传统的和先进的误差测量工具和测量方法,并对激光干涉仪、球杆仪等先进测量仪器的测量原理和应用方法进行了分析总结。其次本文对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了系统、深入的探讨。详细分析了14线法,并深入分析了12线误差分析方法,也是本文创新之处,利用几何法和多体系统运动学理论推导出十八个误差辨识方程,充分利用激光干涉测量仪检定多轴机床的三个平动轴的位移量误差,应用误差辨识软件,解得各测量点的十八个误差参数,即每个运动方向的三个位移误差和三个姿态误差,再根据实际情况求解三项垂直度误差,最后得到了所有的21项几何误差。再次,本文深入研究了基于直接计算法修正理论数控指令的软件误差补偿,软件部分用VC编写,提出了在华中数控系统上实现几何误差补偿的方法。建立了数控机床几何误差补偿的实验验证系统,在此系统上,实现了三轴运动几何误差补偿的实验验证。实验结果表明,本文建立的几何误差模型、机床原始误差项检测方法、以及几何误差补偿方案是行之有效的。