高档数控机床的动态性能是影响机床加工精度的主要原因，目前国内外对于多轴机床动态性能测试缺乏相应的评定标准，基于生产经验提出的“S”形检测试件具有开闭角、曲率多变、薄壁低刚度等几何特征，能够在一定程度上反映出机床的动态性能，并在实际工程应用中取得了一定成功，但尚未建立“S”试件与机床因素间的关联关系，缺少从试件出发的测评五轴联动数控机床加工精度的理论。本文从“S”形检测试件和高速五轴数控铣床两方面出发，分别研究了“S”试件的几何和工艺特性、机床加工过程中的精度演化和基于“S”试件的机床误差溯源方法。主要研究内容如下：1.建立“S”试件的数学模型，应用微分几何理论分析试件的几何属性及加工特性。针对“S”试件的几何特性研究加工“S”试件时理论误差的产生机理，划定“S”试件上反映机床加工性能的重点区域。2.建立机床空间误差模型，其是研究机床动态性能演化规律的基础。基于MATLAB软件建立平动轴和转动轴的伺服系统仿真模型，采用多体运动学耦合各轴运动，描述出机床刀具在绝对坐标系中的位置和姿态。结合误差模型深入分析不同机床因素对“S”试件法向误差的影响机理。3.应用模糊数学理论建立机床因素溯源模型，实现对机床加工能力影响较大的因素进行溯源。在误差溯源的基础上，应用BP神经网络理论建立溯源因素的量化辨识模型。从而达到保障机床加工精度、提高机床加工性能的目的。4.基于正交试验理论设计“S”试件切削试验，应用多元线性回归方法对实验结果进行分离，获取机床单因素对“S”形检测试件的误差影响规律，通过试切实验结果及回归分析结论来验证“S”试件误差仿真模型和误差溯源模型的准确性。