本文在国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”、“国家自然科学基金”和“全国高等学校博士学科点专项科研基金”等项目资助和支持下，针对影响数控加工中心精度的误差元素，进行了加工中心误差元素分析、误差综合数学模型建立、进给轴几何和热的复合误差建模与主轴热漂移误差建模及误差元素动态实时补偿与应用研究，并在实际加工中进行验证。　　本文主要内容如下：　　⑴进行加工中心的误差元素分析，研究影响数控机床加工精度的各项误差元素（重点分析加工中心的几何误差与热误差元素），并在误差元素分析的基础上建立数控加工中心误差元素表。误差元素表的建立为数控加工中心误差元素的快速辨识奠定基础。　　⑵建立了VM850数控加工中心综合数学模型。在数控加工中心误差元素分析及误差元素表的基础上，应用齐次坐标变换理论建立VM850数控加工中心综合数学模型。综合数学模型的建立为数控加工中心误差元素的检测与建模提供理论依据。　　⑶提出了加工中心进给轴几何与热误差复合误差建模新方法。在对加工中心进行误差检测分析的基础上，以误差分离技术为出发点，通过傅立叶级数理论建立基准误差模型，并应用相关分析理论建立误差曲线斜率与温度之间的关系，将其结合确定加工中心进给轴几何误差与热误差的复合误差数学模型，通过外部实时补偿系统与加工中心数控系统实时通讯，实现误差实时补偿。该方法能有效并经济地提高加工中心精度。　　⑷基于线性插值理论以及牛顿插值理论，建立了加工中心进给轴几何误差与热误差复合误差数学模型。通过线性插值可以方便计算出所需补偿数值，而应用牛顿差值方法的优点在于无需进行原始误差的误差分离，根据构造的均差表及基准误差曲线的牛顿插值多项式系数内在规律，建立误差数学模型，进而提高误差补偿实施的效率。　　⑸提出了一种基于综合判定时间序列主轴热漂移误差建模新方法以及一种时间序列-神经网络热误差混合预测模型（Time Series-Neural Network,TS-NN）。针对加工中心主轴热漂移误差，以加工中心主轴温升过程的关键温度点数据及热误差数据为基础进行误差建模，建模过程综合考虑数据预处理、模式识别以及多种判定准则，建立的加工中心主轴温升过程热误差模型在预测精度及鲁棒性方面，与以往建模方法对比有显著提升。此外，基于时间序列与神经网络理论，提出了时间序列-神经网络热误差混合预测模型，应用权重模型并有机结合两种建模方法的优势，使误差拟合效果进一步提升。　　⑹设计开发了数控加工中心多轴、多误差动态实时补偿系统。该系统基于加工中心外部坐标偏移，下位机以单片机为开发平台，采用多线程技术，经PMC（Programmable Machine Controller）与数控系统进行实时交互，通过外部坐标偏移功能实现机床误差实时补偿，并设计开发了以LABVIEW为平台的上位机软件，该软件可实现测量数据的自动读取以及几何误差与热误差的自动建模，补偿效率及精度高，初步形成专家系统功能。基于国产数控系统开发外部坐标偏移功能，并进行误差补偿系统功能性实验，验证补偿系统的误差动态实时补偿能力。　　⑺进行了数控加工中心误差动态实时补偿的试验和应用研究。针对误差实时补偿系统，设计了VM850数控加工中心在空载条件下的温升前后误差补偿实验，综合应用激光干涉仪、球杆仪和电涡流位移传感器等设备测量实验前后的对比结果。误差实时补偿系统通过加工中心外部坐标偏移功能实现加工中心误差的实时补偿，通过补偿，加工中心的精度有大幅提高。此外，针对加工中心实际工作过程中产生的误差，设计了加工中心实际加工零件过程中的误差实时补偿实验，通过加工不同类型结构的零件，进行了实际工作条件下的多轴联动误差补偿验证，实验结果表明应用本文的研究成果可以达到很好的补偿效果，具有工业化应用前景。