高精度是数控机床发展的必然趋势,作为有效提高数控机床精度的方式,误差补偿技术具有重要的研究意义。目前工程中对于机床误差的测量没有考虑到测量过程中存在的阿贝误差及布莱恩误差,对于空间误差的研究没有充分考虑测量点位置以及角度误差对于模型的影响,导致空间误差补偿精度不高。本文主要围绕提高三轴数控机床空间误差补偿精度的工程需求,从阿贝误差和布莱恩误差对于加工点位置误差影响研究出发,以误差补偿的各个环节为主线,研究基于旋量理论的三轴数控机床的空间误差建模及补偿相关理论及方法。现将主要工作归纳如下:(1)从单轴运动误差测量原理及特点出发,分析阿贝及布莱恩误差对机床加工精度的影响,应用刚体理论推导刀尖点各项位置误差计算公式并设计实验进行验证。(2)应用旋量理论并结合三轴数控机床的拓扑结构推导出机床工作空间内刀尖点空间误差模型,该模型综合考虑了各轴运动角度误差对于机床加工点位置误差影响。最后结合单轴运动误差测量过程给出工作空间误差场的计算过程。(3)针对误差补偿策略进行了优化,设计了先计算误差场的特征点空间误差然后进行非特征点空间误差预测的空间误差补偿策略,有效解决了针对单项误差多次建模耗时过多的问题。在此基础上采用BP神经网络方法训练空间误差场得到误差预测模型,有效地解决了随着测量点数增加而补偿参数过多,甚至超过系统存储空间限制的问题。最后在国产数控系统HNC818上完成了空间误差补偿模块的开发。(4)开发了一套具有原始误差分析、误差建模、空间误差场仿真以及补偿文件生成等功能的软件。最后在一台三轴数控机床上开展了空间误差测量、建模及补偿的实验,测量补偿后PPP、PNP、NPP和NNP四条空间体对角线定位误差,与补偿前相比最大减小了70%左右,有效提高了空间误差补偿精度。