摇篮式五轴数控机床作为实现精密与超精密加工的基础单元,能够完成对复杂薄壁件多姿态多角度的切削加工。目前平动轴几何误差检测方法缺乏对实际加工误差以及主轴变形的考虑,旋转轴位置相关与无关几何误差的检测仪器安装调节精度高,检测效率较低,针对当前研究存在的不足,以下提出了两种分别用于检测平动轴和旋转轴几何误差的方法,并开发了五轴机床误差场预测系统。本文以拓璞VMC-C50五轴数控机床为研究对象,首先分析了五轴机床平动轴导轨、摆篮、转台等机床运动单元各项几何误差源,基于多体系统理论建立了误差传递链关系,定义了平动轴几何误差项和两旋转轴的12项位置误差元素。最后,利用齐次坐标变换建立了理想与实际状态下刀具空间位置及姿态的模型。提出了一种对加工的特征样件进行特征检测来间接辨识平动轴几何误差的新方法,一种“三线”辨识模型用于求解X、Y平动轴的几何误差项,在Z轴几何误差辨识中考虑了主轴结合面变形挠度的影响,能够反应五轴机床实际运行加工过程中存在的几何误差。特征样件检测方法成本低,普通的机床使用人员完全可以掌握检测步骤,操作简单,适用于结构紧凑的中小型机床。提出了一种五轴机床旋转轴几何误差检测新方法,首先基于在机测量建立了旋转轴位置误差辨识模型,提出了一种多自由度球面接触方案,利用安装在主轴上的接触式触发探头对装卡在转台上的精密球进行接触探测,测量得到了一系列的球面探测数据,同时,建立了球心求解模型。分析标定得到的旋转轴位置误差,得到了转台位置误差随摆篮角度变化的规律,分析两旋转轴多种位置组合运动姿态下不同机床空间误差场的变化情况,使得空间误差场变化规律可视化,为空间误差补偿提供准确且直观的数据。对比实验显示该辨识方法准确可靠,检测装置简单高效。