机床几何误差是加工误差的基本误差源。在各项几何误差中，以旋转运动传递给刀具或者工件的主轴系统几何误差对加工精度影响十分显著。目前对主轴回转精度的控制主要采用经验法设计加测试调整的方法。这样的方法很难适应高精度主轴的发展，且设计开发周期较长。由于装配过程的随机性大，长期的设计开发也很难提炼出提高主轴设计精度的系统理论。本文拟从主轴系统精度的几何建模与分析入手，研究影响主轴系统回转精度的主要因素及其影响规律，探索提高主轴系统回转精度的方法。文章的主要研究内容如下：详细介绍了传统主轴和电主轴的结构和基本设计要求。结合国内外精密主轴的技术现状和技术差距，提出了本文关于精密主轴系统的研究内容。系统的分析了主轴系统的回转误差，并提出了其建模方法。利用以齐次坐标矩阵为基础的六自由度运动模型分析了主轴回转误差运动的基本形式。建立了影响主轴系统回转精度的主轴本身、轴承和支承孔的几何误差模型。介绍了在建立几何误差时常用到的误差处理方法。介绍了主轴系统回转误差的研究方法，以及可视化在研究中的应用。建立主轴系统的数学模型，推导出了主轴系统回转误差模型。利用Matlab的可视化能力，编写了主轴系统回转误差模型的分析软件。利用编写的软件分析了影响主轴系统运动精度的各项误差源的作用规律。分别对主轴前后轴颈的圆度误差、圆跳动误差、同轴度误差和尺寸误差对主轴系统的回转精度的作用规律做了详细分析；对轴承的间隙和内圈圆度误差作了可视化分析；分析了主轴受力方向对主轴跳动的影响；系统的分析了主轴跨距与悬伸量比值对主轴系统回转精度的作用规律。利用软件分析了影响主轴精度的误差源对加工零件精度的影响。分别对轴颈圆度误差、轴承间隙和主轴端面偏心进行了可视化分析；并分析了加工方向和主轴悬伸比对加工截面的影响。