机床旋转轴几何误差对机床加工精度有非常大的影响。五轴联动数控机床两个旋转轴的运动导致空间误差项增多,并且旋转轴与直线轴误差在测量中存在耦合,给误差的测量和辨识带来了困难。目前还没有能够直接测量机床旋转轴几何误差的精密仪器,该类误差主要依靠间接测量法,通过数学模型进行辨识。通常旋转轴的几何误差需要单独测量和辨识,但是操作要求高、使用范围有限、效率低。本课题为改善静态几何误差检测精度及提高其辨识效率,提出一种基于球杆仪的五轴联动测量方法,实现包含旋转轴的静态几何误差的快速测量,并逐步改进,进行相关实验研究。本论文应用旋量理论对BC转台式五轴数控机床结构进行数学建模,并针对其11项静态几何误差检测及辨识进行分析和实验。包括基于Matlab仿真验证该误差数学辨识模型的可行性和有效性。设计出合理的空间测量轨迹,用以实现五轴数控机床直线轴3个垂直度误差、每个旋转轴2个平行度误差和2个位置偏差的一次性辨识。运用正交实验设计方法讨论球杆仪安装误差和测量位姿对球杆仪测量精度的影响,完善球杆仪检测试验和误差辨识细节,进一步改进该测量和辨识方法。采用空间轨迹对比法,解决实际实验过程中直线轴和旋转轴的伺服不匹配情况,提高球杆仪误差测量精度,为误差辨识提供有利条件。本文提出的方法能够测量和辨识与运动位置无关的机床静态几何误差,具有辨识准确可靠、抗干扰性好的特点,能够推广应用到具有旋转轴结构的机床、机器人的静态几何误差的检测和辨识中。