五轴加工中心是现代制造工业的母机,以其高精度、高效率和能够加工复杂零部件的优势在航空航天、船舶、汽车模具和高精密仪器等领域中得到广泛应用。这些行业的发展对机床精度提出了更高的要求。为了能够精确获得五轴加工中心的集合误差,本文在利用激光干涉仪测量数控机床直线轴的光路校准过程、五轴加工中心空间几何误差建模、旋转轴几何误差分析和误差辨识等几个方面进行了一系列研究,能够快速准确地辨识出机床的各项误差。本文主要的工作包含:1)在测量五轴加工中心三个线性轴几何误差方面,以快速校准激光干涉仪光路为目的,结合光路中的误差元素分析,使用齐次坐标变换矩阵构建光路模型,提出一种量化的调整光路的新方法。利用机床被测轴的移动距离,借助光斑从光靶中心移动到光靶四分点的固定距离,建立相应误差模型,求解激光发射器、干涉镜组、反射镜三个组件影响光路的八个偏差,从而快速量化校准测量激光光路。2)在测量五轴加工中心两个旋转轴几何误差方面,提出了一种基于球杆仪系统的、仅涉及两个旋转轴同步运动的新测量轨迹,检测双旋转轴与位置无关的几何误差的方法。基于多体系统理论及机床多体系统的拓扑结构,建立了五轴加工中心的空间误差模型。模拟机床双旋转轴同步运动过程中,球杆仪位姿构成空间半圆锥形曲面,利用球杆仪捕捉圆锥轨迹中的轨迹偏离误差。解决了B轴和C轴协调运动中,主轴工具杯的合成速度与球杆仪采样速率之间的异步问题,从而能够真实反映机床误差情况。基于MATLAB开发了五轴机床空间误差测量仿真平台,利用仿真模型模拟与位置无关的几何误差并与测量结果进行对比,分析了仿真结果与实验结果的差异,并给出了导致这种差异的可能原因。补偿与位置无关的几何误差后残余误差占总误差的8.76%,极大的提高了五轴加工中心的整体精度。3)在评估五轴加工中心误差分布方面,提出了一种基于多体系统理论和敏感度分析的新方法,识别五轴加工中心双旋转轴关键几何误差。考虑几何误差的随机特性,利用蒙特卡罗方法进行误差参数采样,引用五轴加工中心B、C双旋转轴的空间误差模型,结合Sobol序列建立新的数学模型,通过Sobol敏感度分析指数识别五轴加工中心的关键几何误差。