复合数控加工机床以其具有工序集中度高、效率高、精度高等特点而备受机床行业的重视，已经成为当今数控机床的一个重要发展方向。机床的加工精度是衡量机床工作性能的重要指标之一，由于复合数控机床结构复杂、运动链较多，因此引起其误差的因素也相对较多。为此本文围绕如何提高复合数控机床的加工精度开展了复合数控机床多分支链误差建模、复合数控机床平动轴和旋转轴的误差辨识、复合数控机床误差补偿计算、复合数控机床误差影响溯源分析等多项具有创新性的研究工作，并进行了仿真和实验验证。计算机技术的发展推动了多体系统理论的快速前进，在一些复杂结构的动力学和运动学分析当中多体系统理论表现出较强的通用性、系统性和易懂性。本文对多体系统误差理论进行了深入分析，以最基本的相邻典型体为研究对象，分析了相邻运动体之间的定位和运动关系，采用运动参考点的方法对二者之间的关系进行描述，建立了相邻体包含误差的运动学方程。在此基础上将相邻体之间的定位和运动关系与多体系统拓扑结构相结合，实现了任意体中一点从其自身坐标系到惯性坐标系中的描述，为后文开展复合数控机床误差建模工作奠定了理论基础。　　本文在对复合数控的基本结构及几何误差进行深入分析的基础上，应用多体系统误差分析理论对复合数控机床进行了误差建模分析。针对复合数控机床多分支链的特点，根据加工模式所使用的刀具分支和工件分支的不同，建立了涵盖不同加工模式的复合数控机床误差分析模型，推导出了不同加工模式下刀具位置点和刀具姿态的相对运动约束方程，并以CHD-25型车铣复合数控机床为例对复合数控机床多体系统的表达、坐标系的建立、相邻体间矩阵的确定以及运动约束方程的建立进行了具体的说明，为下文误差补偿的仿真计算和实验验证奠定了理论基础。鉴于目前多数误差参数辨识模型不能正确反映机床实际运动情况的研究现状，本文根据复合机床的结构特点，将多体系统误差分析方法应用到复合数控机床误差辨识的建模全过程当中。针对平动轴的运动形式分别建立了同一分支两体相对运动模型和不同分支两体相对运动模型，以此为基础提出了单轴运动及两轴联动相结合的平动轴辨识方法，推导出了平动轴21项几何误差参数的数值解法。针对旋转轴的运动形式提出了平动轴与旋转轴联动的辨识方法，分别建立了C1轴和B轴在三个方向的测量模型，推导出了旋转轴13项几何误差参数的数值解法。　　本文根据复合数控机床相对运动约束方程，分别推导出了理想情况和实际情况下刀具路线、数控指令及实际刀具轨迹和数控指令的映射关系。根据映射方程的特点，提出了利用迭代计算求解精密数控指令的方法，给出了迭代初值的计算、迭代终止的判别条件以及迭代求解的具体步骤和方法。在此基础上，开发出了复合数控机床误差补偿软件，并开展了刀具中心轨迹和刀具方向的仿真研究工作。如何根据加工样件的加工缺陷来判断出机床存在的主要问题是困扰机床设计者和使用者的一个难题。鉴于此本文开展了基于“S”形加工样件的复合机床误差影响溯源的研究。将“S”形样件加工缺陷与复合数控机床成形运动综合考虑，采用三次B样条曲面对“S”形样件加工缺陷进行数学表征，并逆向推导出了“S”形样件加工缺陷处对应的刀具中心的实际位置，求解出了实际加工曲面到机床刀具的映射关系。同时利用多体系统误差分析理论建立了复合机床加工缺陷生成模型，并从机床角度求解出了缺陷处误差的表达方程。在“S”形样件缺陷产生的位置处，根据误差参数的灵敏度及其实测值计算各项误差参数对加工缺陷的贡献并进行排序，确定出了对加工缺陷影响较大的5项误差参数。在理论研究仿真验证的基础上开展了五轴机床误差辨识和误差补偿的实验研究。利用激光干涉仪按照指定运动轨迹对平动轴的定位误差和直线度误差进行了测量，利用球杆仪对转动轴和摆动轴在六种测量模式下进行了测量，根据辨识模型求解出了平动轴的21项误差参数，转动轴的8项误差参数。最后对“S”形样件进行切削加工实验，对比了补偿前后“S”形样件的三个不同高度处的轮廓误差，验证了补偿方法的正确性。