五轴联动机床被广泛应用于复杂曲面的加工,具有加工效率高、精度高等优点。但五轴机床的两个旋转轴增加了额外的几何误差,影响了加工精度。因此本文对BC型双转台五轴数控机床的几何误差辨识算法进行了研究,基于齐次坐标变换建立了数控机床的几何误差模型和运动学模型,并利用球杆仪测量,提出了一种基于虚拟观测法的几何误差辨识算法,在此基础上通过所建立的运动学模型对机床误差进行了补偿。具体工作如下:首先,基于齐次坐标变换理论对Mikron HEM 500U五轴加工中心进行了误差源及运动学分析,并确定了机床刀具运动链与工件运动链各体之间位置变换矩阵,在此基础上建立了数控机床几何误差和运动学模型,为后续的误差补偿提供理论支持。在误差建模基础上,根据几何误差模型,建立了几何误差元素与杆长变化量的数学模型,然后基于球杆仪分别设计了平动轴与旋转轴几何误差的测量策略。将机床的误差元素进行参数化建模后联立杆长数学模型,并建立了平动轴几何误差辨识模型。进一步的,对于旋转轴采用球杆仪分别安装在B、C轴轴向、径向、切向进行了测量,然后建立了旋转轴与位置无关几何误差与杆长的辨识的模型,为辨识机床的几何误差提供了理论依据。其次,根据设计的测量策略,对机床的平动轴和旋转轴进行了测量与辨识。针对平动轴测量,利用球杆仪对平动轴三个平面进行测量,进而通过虚拟观测法求解出平动轴各误差元素多项式系数,并进行了反求杆长变化量,以证明该辨识方法是正确性。针对旋转轴的测量,采用“一轴旋转另一轴固定”测量策略进行了旋转轴的测量并辨识出五轴机床旋转轴的与位置无关几何误差。最后,在建立的实际逆运动学模型基础上,对数控机床进行了误差补偿,通过CAM软件生成刀位数据,直接将刀位数据代入逆运动模型,并得到补偿后NC指令。进一步进行了仿真实验对比,通过叶轮叶片的精加工对比,证明了该方法的有效性。接着对圆弧插补运动进行了补偿,将平动轴的误差辨识结果代入实际逆运动模型,通过导入圆弧插补的刀位数据,生成补偿后的NC代码,在机床上进行了补偿实验。补偿后,整个机床的圆度误差和X轴的直线度都有所提升,从而证明了补偿方法的有效性。