大型薄壁零件具有尺寸大、厚度薄、质量轻等优点,被广泛地使用在航空航天制造业中,但同时这类零件具有制造难度大的缺点。近年来出现的镜像铣机床,是加工大型薄壁件的理想设备。镜像铣机床在加工过程中受机床自身几何误差、热误差等误差的影响会造成加工偏差,影响工件加工精度。另外,镜像铣机床铣削侧与支撑侧在运动时还存在协同运动位姿误差,也会对零件加工精度造成一定的影响。因此,为了保证工件的加工精度,了解加工误差的来源,需要对镜像铣机床的误差进行测量辨识,并且需要合适的方法来对加工误差进行补偿。本文以HMMS 2040型五轴镜像铣设备作为研究对象进行了如下研究:(1)对五轴镜像铣机床结构作了分析,并基于多体系统理论采用齐次坐标变换法建立了镜像铣机床的运动学模型,通过该模型可以计算出镜像铣机床各个运动轴的运动量与刀位点和刀轴方向的关系,并说明了铣削侧与支撑侧之间的运动约束关系。对镜像铣机床的几何误差、热误差、力误差、刀具磨损误差作了分析,建立了包含161项几何误差和热误差的误差元素表以供查询使用。考虑镜像铣机床的几何与热误差元素,建立了镜像铣机床的综合误差模型,通过该综合误差模型可以分别计算出铣削侧的铣削头及支撑侧的支撑头在工件坐标系下的误差值。(2)为了辨识出镜像铣机床平动轴的所有几何误差,采用激光干涉仪基于“十二线”法来对镜像铣机床铣削侧与支撑侧六条平动轴的几何误差进行测量辨识。在对机床旋转轴进行误差测量辨识时,先对旋转轴各个几何误差的辨识算法进行详细分析,然后介绍使用五轴镜像铣机床R-test精度自检系统进行旋转轴误差检测的方法。(3)为了提高镜像铣机床铣削侧与支撑侧的协同运动位姿精度,首先,基于运动合成与分解的思想,提出一种镜像铣机床两侧协同运动空间的离散方法,将铣削侧与支撑侧的协同运动空间描述为平动轴运动空间与旋转轴运动空间的叠加。然后,综合考虑了几何误差、热误差等因素对镜像铣机床铣削侧与支撑侧协同运动位姿精度的影响,基于网格补偿法建立了铣削侧与支撑侧协同运动位姿误差预测模型,所建立的误差预测模型能够预测环境温度恒定和变化情况下铣削侧与支撑侧在任意工作空间位姿处的协同位姿误差。提出一种误差补偿策略即以铣削侧为基准,修改支撑侧的运动指令来实现镜像铣机床两侧在目标位姿下的协同位姿误差补偿。最后分别在恒温与变温条件下进行了误差补偿实验,结果表明,在恒温条件下,补偿后的协同位置误差和姿态误差分别降低了78.42%和57.03%,变温条件下,分别降低了78.59%和63.64%,验证了所提误差预测模型与补偿策略是有效的。