机床的几何误差主要来源于制造和装配过程,是影响加工精度的重要因素。为了更加高效和准确的对几何误差进行分析与研究,以达到提高数控机床加工精度的目的,本文以三轴数控铣床为研究对象,完成了几何误差综合传递模型及可补偿误差分离模型的建立、几何误差元素测量与辨识、关键几何误差识别、误差补偿技术方案设计与补偿实验验证的相关研究,具体的工作内容及成果如下:首先,基于多体系统理论对XKA714×17/B三轴数控铣床进行拓扑结构分析及低序体阵列描述,采用齐次坐标变换原理对机床各体间特征矩阵进行罗列,根据刀具与工件间的相对位姿关系建立了三轴数控铣床空间几何误差综合传递模型;并基于旋量理论建立了一种可以直接分离可补偿与不可补偿误差源的误差模型,从而为后续误差补偿与精度设计工作提供理论依据。在此基础上,为了验证所建立误差模型的准确性以及后续关键误差识别与误差补偿的数据支持,采用Renishaw xl-80激光干涉仪对三轴数控铣床的所有定位误差和直线度误差进行实验测量,根据测量结果采用九线法进行误差辨识,得到所有21项几何误差的具体误差值。然后,由于不同几何误差对加工精度的作用机理及影响程度不同,为了更加高效地对三轴数控铣床几何误差进行误差补偿或精度设计,采用正交试验设计方法对三轴数控铣床关键几何误差进行识别,根据选定的正交表进行试验,对试验结果采用方差分析和极差分析,得到其中10项关键几何误差项。最后,基于所建机床综合误差传递模型,分别对三轴数控铣床三种基本运动方式的软件误差补偿方法进行分析,得到定点、直线和圆弧运动各自的数控系统指令修正方法。为了验证所介绍补偿方法的准确性,对其中直线运动和圆弧运动的补偿方法进行了误差补偿实验,实验结果表明,定位误差和圆度误差降低明显,其中圆度误差补偿率达35%,验证了所提补偿方法的可行性与有效性。