目前数控机床大多采用多轴联动的形式进行零件加工,加工效率进一步得到了提高,广泛应用于航空航天、汽车等领域精密零件的加工。但数控机床多轴联动同时进行加工使得机床误差进行耦合,无疑会对被加工零件的精度产生影响无法满足使用要求。因此,本文旨在提出一种针对多轴数控机床平动轴三轴联动时误差情况进行测量及辨识的快速检测方法,并通过误差补偿工作以期提高多轴数控机床的加工精度。本文分别从机床误差建模、平动轴垂直度误差识别实验、垂直度误差补偿以及机床球度误差四个方面进行研究,主要工作内容如下:多轴数控机床综合误差模型的建立过程中采用了指数积公式理论,与传统的齐次变换矩阵法不同,无需建立局部坐标系,在全局坐标系下建立包含机床平动轴三项垂直度误差在内的整体机床误差模型,简化误差模型建立及运算的过程。提出一种基于球杆仪设备的球面“S”型路径对数控机床平动轴垂直度误差进行测量的快速检测方法。与现有两个平动轴联动在平面中对垂直度误差进行多次测量的检测方法不同,所提出的误差检测方法采用机床三个平动轴联动的形式仅需一次安装,避免多次安装测量中安装误差的影响,使得误差检测数据采集更加准确与全面,仅一次实验便可识别出机床平动轴的三项垂直度误差。结合实验采集数据基于伪逆矩阵方法进行误差解算,采用不同于误差测量的球面螺旋线路径对测量结果进行NC（Numerical Control）补偿验证,误差补偿路径与误差测量路径安装定位方式相同,无需重复安装,由于所提出球杆仪检测与补偿路径均为空间不规则球面轨迹,分别提出了坐标变换法与实验路径均分的方法,解决了球杆仪运行轨迹过程中两基座间距离不恒定、相对运动速度与机床不同步的问题,提高了实验数据的准确性与误差检测实验的精度。补偿实验采用对比实验验证方法,即通过误差补偿前后机床代码分别进行实验,对比两次实验所采集实验数据,验证检测方法的有效性,补偿后的残差比补偿前的残差减少约75%。研究了数控机床球度误差对于机床加工精度的影响,提出了基于最小区域法的评价方法对机床球度误差进行误差解算。由于实验测量路径在球面中进行,故探究机床球度误差对于机床加工精度的影响。本文首先结合球面“S”型路径所采集实验数据基于最小二乘法确定了最小二乘球的球心位置与半径,计算出球度误差为16.014μm。现有评价方法多采用最小二乘法的形式对球度误差解算,但由于最小二乘法仅是对球心位置进行估计使得误差解算结果不准确,故本文以最小二乘球的球心位置为基准采用最小区域法对球心位置进行进一步搜索确定,找到满足要求的更准确球心位置,以新的球心位置为基准进行误差解算,采用最小区域法计算出的球度误差为13.2μm,使得球度误差解算结果进一步提高。