数控机床和加工中心作为制造业的关键设备,其加工精度受到诸多因素制约,其中精密轴系的加工装配精度是主要的影响因素之一。在精密轴系的制造过程中需要采用相应的质量控制手段才能确保加工装配精度,而针对精密轴系的回转误差、振动、动平衡和静刚度的检测则是质量控制体系中的重要一环。精密轴系的回转误差是最重要的精度指标,近年来在对轴系回转误差检测过程中,传统的检测手段已经不能满足越来越高的轴系精度要求。本文在分析传统的三点法检测中对主轴回转误差和圆度误差进行一次误差分离的基础上,将轴系振动作为回转误差的耦合影响因素进行深入的研究,提出对精密轴系的回转误差进行二次误差分离的思想,建立了二次误差分离模型,进行了精密轴系回转误差测量系统的方案设计,并论述了该测量系统的硬件、软件设计过程。其中硬件部分侧重于测量器件的选型与分析;软件部分设计了一种基于FFT的改进重复算法,阐述了软件的整体架构和相关流程图,以及关键算法的程序代码。最后,利用Matlab/simulink的强大建模功能,设计了主轴回转误差二次分离的仿真模型,证明了二次误差分离的可行性。使用模拟数据点对系统软件进行了仿真测试,得到了与理论分析一致的仿真试验结果,验证了系统的检测精度,体现了精密轴系回转误差测量系统方案的实用性,对于将整个系统运用车间质量控制奠定了良好的理论基础。