随着现代工业的发展,尤其是航空航天领域的快速发展,新一代运载火箭箭体和新型飞机机身结构部件的制造对五轴数控机床的精度提出了更高的要求。五轴数控机床是航空航天领域复杂薄壁结构件加工最重要的加工设备。由于机床各个零部件在生产与装配过程中,不可避免的产生各项几何误差。而且,在机床的使用过程中,机床的磨损与微小变形将会使机床运动轴出现几何误差,从而影响机床加工精度。本文以旋量理论和指数积模型为基础,以提升五轴数控加工机床的几何精度为目的,研究机床几何误差的标定和补偿模型。以先进的高精密激光跟踪仪为测量手段,设计点测量和位姿测量两种测量方法,标定出机床各运动轴的实际旋量坐标,从而评估刀尖点位置误差和刀轴方向误差。通过基于机床微分运动学的机床误差补偿算法补偿机床刀尖点位置误差和刀轴方向误差,提升复杂零件的加工精度。通过公垂线法建立非正交机床几何误差识别模型,识别非正交机床的几何误差,从而提升非正交机床的几何精度。建立双五轴镜像铣机床的几何误差标定与补偿模型,对双五轴镜像铣机床的刀具端和支撑端的轴向相对误差和位置相对误差进行标定和补偿,提升双五轴机床的加工精度。设计开发机床五轴数控机床几何误差标定与补偿软件,为实现机床误差自检和补偿奠定基础。