快速有效的诊断出机床的主要误差是通过补偿方式提高数控机床加工精度的一项很重要前提工作。本文基于机床性能检测工具——数字式球杆仪(DBB)的测量原理,着重研究了主轴端热漂移误差、主轴与导轨平行度误差、比例误差、滚珠丝杠周期误差等立式三轴数控机床的热变形误差诊断方法。完成的主要工作有:首先,建立了立式三轴数控机床的综合误差数学模型,模型中包含了影响加工精度的主要几何误差和热误差项。然后,通过分析球杆仪的静态和动态测量模式,应用空间几何分析法和模拟仿真球杆仪圆(半圆)轨迹图形,获得了主轴端的热漂移误差、平行度误差、比例误差、周期性误差等机床主要误差项的识别模式。最后,通过对三轴数控机床进行实际检测,得到机床的初始状态的加工性能参数(主要是几何误差)以及主轴刀具端沿各轴向的热漂移误差。从仿真结果和实验数据来看,球杆仪法是一种简捷准确有效的检测机床误差的新方法。本文的研究工作,拓展了球杆仪的应用范围,并且,应用球杆仪检测机床误差,尤其是对机床热误差的检测,相对传统测量方法,该方法操作简易,数据处理快捷方便。