随着我国航空航天、国防、运载和能源等领域不断的发展,精密复杂零件对加工效率、成形的精度以及成品率等指标提出了更高要求。鉴于复杂曲面类零件的几何结构复杂性,该类零件一般都由五轴数控机床加工完成。本文围绕复杂曲面加工误差补偿的关键技术,系统研究了五轴加工铣削力预测、刀具变形误差补偿、在机检测技术和误差反馈补偿的相关理论与策略,并将涉及到的模型、方法和系统进行了实验验证。实现了对复杂曲面加工过程中“预补偿-检测-反馈补偿”的分步补偿过程,这对提高零件型面加工精度和降低报废率等方面都具有重要的意义。基于五轴数控机床的运动学理论,建立了加工过程中刀具相对于工件的空间转换关系,提出一种五轴加工未变形切屑厚度的计算模型。根据所提出的球头铣刀微元铣削力模型,综合考虑了耕犁力对铣削力预测模型精度的影响,建立了基于刀刃运动轨迹分析的五轴加工铣削力预测模型,并给出了耕犁力和剪切力系数的识别方法。基于悬臂理论分析了刀具在加工过程中的受力变形规律,提出了一种应用于五轴加工的刀具变形误差补偿策略。将误差“镜像”反变形补偿方法扩展至五轴加工刀具变形误差补偿中,分别对刀位点和刀轴矢量进行“镜像”反变形误差补偿。考虑到误差补偿参考基准对补偿效果的影响,建立了五轴加工刀具变形误差补偿的参考基准模型。完成五轴数控机床在机检测复杂曲面测量软件系统的开发。通过对系统各功能模块的设计,实现了对复杂零件曲面检测点规划、检测点信息提取、检测路径自动规划、检测代码生成和检测路径仿真的一体化过程。对复杂曲面在机检测数据进行误差评定处理,提出了一种基于五轴数控机床在机检测的误差反馈补偿策略。该补偿策略以测量点相对于理论曲面的法向偏差为依据,基于“镜像”反变形的思想,计算获得测点云对应的“镜像”补偿点位置,利用NURBS曲面拟合理论,对“镜像”点云进行曲面插值,从而得到补偿加工曲面轮廓。在三维软件中对补偿零件模型进行重构,以重构模型作为加工驱动几何体规划刀具加工路径,指导后续补偿加工。本文的研究成果对丰富和完善复杂零件曲面“加工-检测-补偿加工”一体化的质量控制过程提供了可行、科学的理论依据和技术支撑。