机床是制造机器的机器,加工母机。机床的精密程度是其他机器精密程度的基础,在一定程度上影响工业水平的提高。五轴数控机床广泛应用在对加工精密程度有较高要求的领域,五轴数控机床的直线轴误差研究、应用已经比较成熟,现在五轴数控机床误差的主要来源是旋转轴的误差,所以本文重点研究五轴数控机床旋转轴静态几何误差的建模和测量。定义五轴机床各旋转轴静态几何误差,旋转轴的各项静态几何误差对实际输出坐标值影响不同,建立旋转轴各项误差跟实际坐标值变动之间的关系。综合各项静态几何误差,根据几何关系设计各旋转轴静态几何误差辨识算法,将五轴机床分为旋转轴在工件侧和旋转轴在刀具侧两种,分别根据其特点设计辨识算法,辨识旋转轴静态几何误差。在测量中,用到的测量仪器是触碰式测头和标准球,测头是很多五轴机床的标准配置,操作简单、精度高、应用广泛;标准球是高精度球体,球体具有优良的几何性质,测量位置自由,便于实施辨识算法所要求的测量。结合测头和标准球的特点规划测头测量标准球的路径。根据五轴数控机床的布置形式,各轴的运动关系,采用齐次坐标变换矩阵建立机床运动学模型。基于机床模型,设计五轴机床旋转轴静态几何误差测量路径规划。在使用触碰式测头测量标准球的过程中,测头和标准球都是高精密仪器,应该避免干涉,防止损坏仪器,因此还根据辨识算法设计的测量路径跟仪器的几何关系,提出了安全测量区域。在模型中预先设置旋转轴静态几何误差,根据提出的辨识算法辨识此刻旋转轴的静态几何误差,对比预设的误差跟辨识的误差,验证辨识算法的有效性。利用三维仿真软件Vericut对五轴数控机床设置不同的旋转轴静态几何误差,验证辨识算法可以安全、快速、有效地的辨识出不同形式五轴机床旋转轴静态几何误差。本文设计的基于测头的五轴机床旋转轴静态几何误差辨识算法测量旋转轴静态几何误差位置偏差精度达到0.005 mm,角度偏差精度达到0.002度。