五轴数控机床可以加工复杂曲面零件，高端五轴数控机床的加工性能是一个国家制造能力的展现。本文重点研究五轴数控机床加工误差建模方法，探讨传统误差检测辨识方法优点和局限性，提出检测数控机床直线轴与辨识转动轴几何误差的方法，以一台五轴数控加工机床为研究对象，建立出几何误差模型，测量出机床主要几何误差数据，得到机床空间定位误差，研究基本误差补偿理论与方法。选择通用性更好、建模思路更清晰的多体系统运动学理论为误差建模理论基础，分析影响机床加工精度的误差来源，主要研究机床直线轴与转动轴的几何误差，列出机床相邻体间静止、运动误差特征矩阵，建立包括直线轴和转动轴共37项几何误差的误差模型，不仅列出刀具成形点的空间位置误差数学表达式，还推导出刀具姿态误差数学表达式。研究9线法、12线法等几种典型几何误差辨识方法，以实际应用角度分析各种方法优点与缺陷，并说明传统误差辨识方法对非FXYZ型结构机床进行误差测量的局限性。给出基于Renishaw激光干涉仪的机床直线轴几何误差检测方法。目前对机床转动轴的误差检测研究较少而且不够深入，因此提出一种能够辨识出转动轴全部6项几何误差的方法。采用Renishaw XL-80激光干涉仪测出五轴数控机床三个直线轴的线性误差与角度误差，简化机床空间位置误差模型，代入测量点误差数据，得到各测量点的空间位置误差，验证了模型的正确性，并分析影响机床空间位置误差的误差元素。研究误差补偿理论与方法，为提高数控机床加工精度提供准确数据。