随着精密加工技术的广泛应用,数控机床旋转轴的误差和精度日益受到人们的关注。误差补偿法将补偿值直接叠加到数控机床运动轴上,从而消除或减小机床误差值,是目前提升机床精度的常用方法。本文以数控机床旋转轴为研究对象,对其进行了几何误差测量与补偿研究。本论文的主要研究内容如下:(1)机床旋转轴误差形成机理分析。分析旋转轴误差源,归纳机床旋转轴几何误差元素并用符号进行表示,根据多体系统运动学方法对机床拓扑结构的描述和齐次坐标变换矩阵对相邻体之间位姿关系的表达,分析了机床旋转轴误差对机床运动过程中刀具相对于工件位置和姿态偏差的影响;(2)机床旋转轴几何误差测量技术研究。利用角摆检查仪测量旋转轴的转角定位误差,根据球杆仪测量原理,针对水平转台C轴,结合球杆仪径向、轴向和锥形安装三种测量模式辨识了C轴其余几何误差,并将测量杆长值通过最小二乘拟合消除了球杆仪安装误差。针对摆动轴B轴,结合摆动轴三种不同摆长测量模式和球杆仪沿三个轴向组合安装的方法,辨识了B轴其余几何误差;(3)机床旋转轴几何误差补偿技术研究。通过对机床运动轴逆运动学计算分析,研究了旋转轴误差补偿方法。针对旋转轴几何误差测量的不连续性,研究了一种选择最优阶数的多项式拟合预测方法。最后分析了华中8型数控系统旋转轴几何误差补偿模块及其补偿原理,详细说明了补偿参数中的参数设置值含义;(4)机床旋转轴几何误差测量与补偿应用验证。以DXJ320-5A五轴机床旋转轴为研究对象,使用角摆检查仪和球杆仪测量了C轴和B轴的几何误差。利用华中8型旋转轴几何误差补偿模块补偿旋转轴转角定位误差,将B轴和C轴定位精度分别从?120和?20角秒提升到?3角秒。利用华中8型旋转轴几何误差补偿模块对B轴位置偏差进行了补偿,在球杆仪水平径向和锥形安装两种测量模式下进行了补偿验证,补偿效果达到了75%以上。