数控机床的加工精度是衡量数控机床工作性能非常重要的精度指标，体现机械制造业的制造能力及发展水平，是一个国家科技水平及工业水平的重要标志之一，也是我国数控机床的主要薄弱环节。误差补偿是提高数控机床加工精度的有效途径，随着切削力的增大和高效切削以及一些难加工材料应用的日益广泛，切削力误差问题变得越来越突出。本文针对切削力误差研究中存在的问题，主要进行了以下工作：（1）研制了花岗岩步距规测量装置，选用花岗岩制造步距规，具有刚性好、耐磨性强、化学性能稳定、不磁化，受温度影响极小，能够保证测量精度。而且价格低廉，能够满足中小企业的购买能力，也适宜工业现场使用。制造的花岗岩步距规经过标定后，与位移传感器配合测量轴线误差，可以方便快捷的测量出机床误差。位移传感器选用瑞士SYLVAC数显杠杆式千分表，通过数据采集与处理系统和计算机配合直接采集数据，提高了自动化程度。（2）提出了直接测量法——数控机床单轴受力误差测量系统。采用测力仪测量切削力，得到轴向分力的大小，即获得了施力数值；设计施加平均力（恒力）的装置，通过施力装置给机床施力，模拟切削过程中工艺系统受力状态，采用花岗岩步距规测量装置来测量机床误差，达到单轴受力和误差的直接对应。（3）建立误差的模型是进行误差补偿的基础，介绍了人工神经网络，BP神经网络的基本结构，BP学习算法的过程和步骤，建立了BP神经网络误差模型，实现了输入和输出间的任意非线性映射，经过训练可以达到很高的精度，以计算未测量的点的误差，对机床进行误差补偿。（4）对数控机床单轴受力误差进行了测量，实验结果表明，机床单轴受力越大，误差越大。建立了滚珠丝杠螺母副的三维模型，模拟机床单轴受力，通过有限元分析软件进行了仿真分析，仿真分析结果说明受力越大，误差越大，验证了单轴受力误差测量的结果。对建立的单轴受力误差的BP神经网络模型进行标定，根据建立的误差模型进行了误差补偿，单轴受力误差补偿了85%以上。最后进行了误差补偿验证实验，验证了误差补偿的效果。对切削加工（210mm）的长度误差进行测量，补偿前，长度误差为85μ m，补偿后，为35μ m。实际加工工件表明，通过单轴受力误差补偿，数控机床的加工精度得到了大幅度提高。通过数控机床单轴受力误差测量系统对单轴受力误差进行测量和补偿，通过误差补偿，数控机床的精度得到了软升级。