数控机床的加工精度直接决定了被加工零件的质量。空间误差是影响数控机床加工精度的关键因素之一。因此,准确测得空间误差是提升数控机床加工精度的前提。利用现有的球杆仪测量方法直接对机床空间误差进行检测时,通常需要在不同测量平面内进行多次测量,存在测量效率不高、检测和解析精度有限的局限性。因此,本文提出一种基于组合式球杆仪的新型测量方法,该方法可在单次测量实验中获得机床圆周运动的空间误差,对空间误差高精度、高效率的检测具有重要意义。此外,组合式球杆仪测量方法能有效地评估机床工作区域全区间内的空间误差分布情况,可以在综合分析零件个性化加工需求（加工精度、加工范围等）后选择合适的机床加工区域,提升零件的加工精度,充分发挥机床性能,这对于实际的加工具有重要指导意义。本文采用理论分析与实验研究相结合的形式,重点研究组合式球杆仪测量方法检测机床空间误差的可行性和有效性。主要研究工作概括如下:首先,全面地阐述机床的空间误差及其检测方法,研究空间误差的表现形式和特点,总结并分析现有检测方法在对空间误差测量和解析时的局限性,探讨最优的空间误差测量方式。为下一步研究空间误差的一次性测量提供基础。其次,提出用于机床空间误差测量的组合式球杆仪测量方法。介绍组合式球杆仪测量方法的误差检测原理,建立基于组合式球杆仪测量方法的测量坐标系和测量模型,分析组合式球杆仪测量方法的误差检测精度,探讨组合式球杆仪测量方法应用时的关键难题。为下一步设计组合式球杆仪装置奠定基础。然后,基于组合式球杆仪测量方法的检测原理,提出组合式球杆仪测量装置机械结构的设计方案,利用杠杆原理实现两个球杆仪能同时对同一被测位置点处不同方向的误差进行测量。通过分析测量装置的各项结构参数,确定各项结构误差的许用范围,并完成详细设计。为加工制造组合式球杆仪装置奠定基础。最后,构建组合式球杆仪测量装置的原型样机,并在数控立式铣床上进行实验研究,验证组合式球杆仪测量方法检测机床空间误差的可行性和有效性。