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数控机床误差补偿技术在实际生产中的实施应用是精密加工领域的研究重点。本文以FANUC和SIEMENS840D两类数控系统为平台，以机床几何误差和热误差的补偿实施为研究对象，对这两类数控系统的误差补偿功能体系进行了系统研究，实现了误差补偿器与数控系统的实时数据交互，提出了新的数控机床误差的测试、建模及实时补偿方法，通过企业现场的补偿案例论证了理论工作的可行性和有效性。现将主要工作归纳如下：（1）分别对这两类数控系统的误差补偿功能体系进行研究，分析了各种常用补偿功能如螺距误差补偿、反向间隙补偿、温度补偿等的特点和局限性，给出了这些功能的具体实现方法。（2）探究实现误差补偿器与这两类数控系统的数据交互的方法。根据FANUC系统特点提出了两种通讯方式——I/O口通讯和网络通讯，实现了CNC系统与补偿系统的实时数据交互。利用VB软件对SIEMENS840D数控系统进行二次开发，在数控系统界面上建立读写数据的平台，通过R参数完成补偿值与机床坐标值的传输，可以实现误差的实时补偿。（3）提出新的机床几何误差和热误差测试、建模方法。以导轨直线度误差和主轴热误差为例进行研究。以试切工件方式研究机床导轨的直线度误差，利用安捷伦激光干涉仪测得机床和工件导轨的原始直线度误差，提出一种混合建模方法，以应对机床批量化加工需求。考虑到机床热误差的时滞特性，提出一种基于状态空间模型的热误差建模方法，以几个关键温度点的温升为输入，热误差为输出，历史信息蕴含于状态变量中，模型参数由子空间算法辨识得到；在一台车床上的热误差建模实验表明，本模型能够预测70%的误差，并表现出较强的鲁棒性。（4）给出自主研制的误差补偿器在企业生产中的应用案例。对一台FANUC31i系统的大型龙门机床的导轨直线度误差进行补偿修正，工件检测结果显示，60%的误差能够得到消除。另外对一台SIEMENS840D系统的车铣复合中心进行主轴径向热误差的补偿，检测结果表明，热误差由40μm减少到9μm。