五轴数控机床的旋转轴可以根据加工的需求改变刀轴方向,该特性能提高机床的加工效率并且减少零件的装夹次数。但是五轴机床的结构复杂,所以在实际加工中存在许多技术难点。基于五轴联动产生的非线性误差和双转台五轴机床的结构特征分析,本文的主要研究内容为建立该类型机床的补偿方法与运动学模型。五轴机床的后置处理是CAD软件生成的刀位文件转换为数控代码的过程。各类机床配置与数控系统种类的多样化导致了机床需要配置相匹配的后置处理器。后置处理的通用化是解决现有后置处理繁多问题的重要手段,因此本文以通用后置处理技术为基础,根据齐次坐标变换推导双转台五轴机床的运动学解析式。但是当旋转轴与平移轴的同时运动时,通用化的后置处理会产生非线性误差。因而本文通过非线性误差补偿方法,预测该误差并进行预补偿,从而达到减少非线性误差,提高五轴数控机床加工精度的目的。首先,本文以理想插补点与实际插补点的偏移向量为研究对象,分析其在空间坐标系中的分布特征,进而构建非线性误差补偿平面。基于上述平面,本文将该误差的向量分解为平行于该平面的平面误差和垂直于该平面的垂直误差,从而利用上述分解的误差获取垂直误差影响系数,为后续建立上述补偿方法与预测该误差提供依据。其次,深入分析该误差的分布特征,提出了基于工件坐标系与机床坐标系的两种非线性误差补偿方法,即前置非线性误差补偿方法与后置非线性误差补偿方法。这两种误差非线性误差补偿方法均为提前补偿该误差,提高了零件的加工质量。前置非线性误差补偿方法首先根据已知的工件坐标系中刀位点获取机床坐标系后置处理点,同时在两坐标系中均匀采样。然后将工件坐标系中的采样点后置处理与机床坐标系中的采样点构建补偿向量,该误差向量经前置处理与误差计算得到均匀采样点的误差,最后由采样点和刀位点构建前置非线性误差补偿方法,预测理想刀具曲线轨迹。该方法以此曲线刀具轨迹在工件坐标系中进行插补,再由经典后置处理得到机床坐标系中插补点,从而减少非线性误差;后置非线性误差补偿方法首先选取刀位文件中两点作为建立补偿方法的刀位点,再根据经典后置处理中最大误差分布在两刀位点中间位置,建立后置非线性误差补偿方法,最后以该补偿方法的解析函数式来快速预测刀位文件中毗邻两点之间的非线性误差,从而实现中间插补点的实时误差补偿。最后,本文针对两刀位点,对前置非线性误差补偿方法仿真验证,仿真结果为非线性误差减少了98%。利用三维设计软件(UG)生成一叶轮零件的刀位文件,通过Matlab对该刀位文件中一条刀具轨迹进行仿真分析,实验结果验证了利用后置非线性误差补偿方法插补轨迹的非线性误差减少了95%。