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在不更换机床零部件的情况下,提高机床的几何精度具有重要的意义。本文基于多体系统运动学理论,建立了从工件到刀具的多轴数控机床通用拓扑结构模型,完成了机床几何误差的通用建模,对平动轴和回转轴的几何误差测量辨识方法进行了系统研究。在此基础上运用软件编程技术实现了多轴机床的几何误差补偿,提高了机床的几何精度,主要完成了以下工作：(1)基于多体系统运动学理论,建立了多轴机床的通用拓扑结构模型,对刀具链和工件链中的运动轴误差参数进行了统一定义。在此基础上推导出任意结构多轴机床的刀具相对工件运动的理想变换矩阵和实际变换矩阵,并对使用RTCP/RPCP功能的机床进行了几何误差通用建模。(2)在目前的10线位移法基础上,结合实际的测量轨迹对颠摆、偏摆和滚摆误差的辨识方法进行了改进,主要研究了10线位移法应用于平动轴中既有传递刀具也有传递工件的情况,完成了平动轴21项几何误差参数的辨识。(3)提出基于球杆仪实际位姿的回转轴误差测量辨识法。该方法具有通用性,能辨识出回转轴所有的6项几何误差参数。由于考虑了测量过程中球杆仪的实际位姿,去除了引入的安装偏心误差和平动轴误差,提高了回转轴误差辨识的精度。建立随回转轴一起转动的活动测量坐标系,使辨识获得的误差表达式在整个回转轴的行程内均适用,避免出现转角跨象限时误差值跳变的情况。(4)基于VC++6.0开发了多轴数控机床几何误差补偿软件。通过调用Matcom C++矩阵库对机床各相邻体间的变换矩阵进行表达,建立矩阵赋值的函数库、RTCP/RPCP功能解析算法库以及回转角度求解库,通过程序实现了多轴数控机床几何误差的建模、辨识以及补偿。(5)针对软件补偿过程中由于某个回转角接近零度而导致补偿后另一回转角突变的问题,提出了设定刀轴矢量控制半径的方法。依此控制半径来判定是否进行转角补偿,对转角极小的刀轴矢量不作处理而直接输出原始回转角度。应用本文的几何误差测量辨识方法,在DMU100T五轴数控机床上完成了平动轴和回转轴的误差测量实验,辨识出32项几何误差参数。运用开发的软件完成了该机床的几何误差建模,并对叶片测试零件的NC代码进行误差补偿。最后,设计对比加工实验,通过分析误差补偿前后的叶片加工表面轮廓误差值,验证了本文提出的几何误差建模、测量辨识和软件补偿的正确性。