高效率、高精度是现代制造业的主要发展方向，制造装备的精密程度在很大程度上影响了现代制造业的发展。现代制造业对数控机床的性能要求越来越高，采用恰当的方法提高机床的精度具有十分重要的意义。误差补偿技术是提高数控机床精度的主要手段之一，本论文通过理论分析、软件设计和实验验证实现了对机床空间误差的补偿。具体的研究内容如下：深入研究了基于多体系统理论的机床结构描述方法。在综合考虑夹具位姿误差的影响下，根据多体系统内任意点的位置变换原理建立了数控机床空间误差的通用补偿模型；并以三轴数控机床为例，求解了不同结构类型下的三轴数控机床误差模型表达式。采用雷尼绍激光干涉仪对SK-5L14075型数控机床的X、Z轴向线性位移误差进行了测量。结合机床误差测量的需要，对十四线法、十二线法和九线法等综合误差辨识方法进行了比较，详细分析了九线法的综合误差辨识原理。通过对四种常见空间误差补偿方法的分析，提出了一种基于数控系统插补数据的空间误差补偿方法，在此基础上进一步研究了机床空间误差补偿功能与数控系统的集成方法。基于对空间误差补偿方法、补偿功能和补偿流程的分析，设计了机床空间误差补偿软件。根据补偿软件与数控系统的通信需要，开发了补偿软件与数控系统的通信接口和相应的数据处理模块，实现了空间误差的补偿功能及其与数控系统的集成，提高了数控系统的综合性能。最后，本论文设计了空间误差补偿功能的实验验证方案。通过对有无补偿软件、数控系统是否具有补偿功能两种条件下机床空间误差的检测，验证了本文提出的误差补偿模型及补偿方法的有效性。