主轴回转精度决定着一台机床的加工精度,是评价机床动态性能的一项重要指标,对此本文以多轴加工中心为研究对象,结合国内外资料,针对主轴回转误差的产生和测量方法进行分析和研究,并搭建测试系统实现机床主轴径向回转误差的测量与分离。首先,在回转误差分离技术的理论基础上,通过对几种分离方法的比较,本文提出一种多圈重合三探头矩阵算法来代替传统傅里叶变换法,同时建立相应的数学模型来实现主轴回转误差和形状误差的分离。其次,以仿真软件为平台,对多圈重合三探头矩阵算法进行仿真研究,验证本文所用算法对主轴回转误差分离的有效性。为使仿真具有实际参考价值,保证仿真参数设置与实验参数设置一致,对仿真误差分离结果进行比较分析,可以验证多圈重合三探头矩阵算法对机床主轴回转误差测量的可行性。以多圈重合三探头矩阵算法为理论基础,以实现人机交互为前提,搭建一套适用于测量主轴回转误差的测试系统,该系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统由NI数据采集卡、电涡流位移传感器、内部中空编码器等硬件设备来实现,其中选用内部中空编码器发出的角度脉冲信号代替传统采样时钟发生器,提高回转误差分离精度。软件系统借助于编程软件混编,通过编写完整的算法流程图,实现便于操作的人机交互误差分离界面,准确直观地显示出误差分离结果,并采用圆图像误差值对分离后的形状误差和主轴回转误差进行评定。最后,采用开发的主轴回转误差的测试系统对实验室某公司的TDNC 9565V6型号的五轴机床进行实验研究,对采集到的不同主轴转速和不同采样点数的回转误差数据进行分离。通过对误差分离结果进行比较,验证本文提出的多圈重合三探头矩阵算法对主轴回转误差有效分离的可行性和测试系统的可靠性。