相较于三轴机床,五轴机床可以对复杂曲面进行加工,其具有加工高效、装夹方便等优点。然而,五轴机床的结构更为复杂,且两个回转轴为其引入了额外的几何误差,这大大影响了机床精度。因此,本文旨在对五轴机床的几何误差进行研究,基于螺旋理论构建五轴机床的误差模型,通过所提出的误差测量方法对五轴机床的几何误差进行测量。本文的主要内容如下:针对DMU 80T五轴机床建立了基于螺旋理论的五轴机床几何误差模型。螺旋理论可有效的对五轴机床进行建模,通过引入误差旋量对机床各几何误差进行建模。基于螺旋理论得到的机床模型与传统的通过齐次坐标变换法得到的建模结果完全相同,且其在建模过程中所有运动矩阵都定义在机床坐标系下,建模过程较为简洁。提出了一种基于球杆仪的机床精度评定方法。基于螺旋理论,以摇篮式五轴机床为研究对象进行误差建模,利用误差模型模拟回转轴与位置无关的几何误差(Position Independent Geometric Errors,PIGEs)对球杆仪测量轨迹的影响,得到的模拟轨迹具有不同的几何特征。通过模拟轨迹与球杆仪实际测量轨迹的对比,可以评定被测机床精度。该方法适用于机床的验收测试以及机床精度的定期检测。研究了五轴机床线性轴与回转轴的误差测量方法,提出了基于球杆仪测量回转轴与线性轴的三种误差测量路径:X轴与C轴联动、Y轴与C轴联动以及Z轴与B轴联动。建立了线性轴与回转轴匀速联动的数学模型,确保测量过程中球杆仪匀速采集数据与实际运动同步。利用机床误差模型模拟测量路径中的PIGEs对于球杆仪测量轨迹的影响。对球杆仪主轴工具杯与基座工具杯进行校准,从而提高测量精度。基于粒子群算法对球杆仪测得数据进行误差解耦,解得两轴联动测量过程中的6项PIGEs。给出了测量过程中不确定度的计算方法。相较于传统的单独测量线性轴或回转轴几何误差的方法,所提出的测量方法可同时得到线性轴与回转轴的PIGEs。结合已建立的机床误差模型,研究了误差测量结果在机床误差补偿中的应用。通过引入基于雅克比矩阵的机床误差补偿策略,给出了结合微分算子与螺旋理论的的误差模型以及机床各轴微分运动的雅克比矩阵,利用伪逆矩阵求解机床各运动轴的补偿量,进而实现了机床代码的修正。