五轴联动数控加工可实现对刀具姿态的柔性控制,是加工复杂结构尤其含有曲率急变曲面零件的重要手段,在国防、运输和航天等领域有着广泛应用。由于增加的两个旋转轴,使得刀具在两刀位点间会存在非线性运动从而产生非线性误差,该误差不仅存在于刀尖点,也存在于刀轴方向上,不同的加工工艺对这两种误差的敏感度不同,如果对其没有针对性的优化则会影响加工精度和加工效率。对此本文主要研究内容包括:1.根据两类误差关联因素的不同,提出一种在后处理阶段和数控系统实时插补阶段分别控制刀轴方向非线性误差（TONE）和刀尖点非线性误差（TTNE）的策略,以实现在最终的加工中两类非线性误差的同步控制。2.在刀轴方向非线性误差控制中首先分析了该误差的成因,给出了通用计算方法,并提出了以误差阈值反推刀具姿态矢量坐标步长来插值角度坐标的方法,实现控制误差的同时最小化刀位点数量,从而最大化加工效率。3.在刀尖点非线性误差的计算算法中,面向不同类型五轴机床提出一种基于旋量理论的空间分区域解耦刀尖轨迹通用几何计算方法,该方法引入四个标准坐标系,按规则建立后将五轴机床划分为三个以旋转关节界定的空间区域,并通过对刀尖理论与实际轨迹的同一区域转换对比,充分解释了各类结构五轴机床的刀尖点非线性误差成因。对于刀尖点非线性误差的控制采用针对不同刀位点以允许误差所对应的进给速度作为数控系统速度规划元目标速度的方法,实现在实时加工中该误差的自适应控制。在最后的实验环节,以刀具姿态为AC角度为例在MATLAB软件中分别以单段和多段刀位路径两种方式验证了刀轴方向非线性误差的计算与控制算法,并横向对比了最新文献以体现本文控制算法的优势。以AC双转台结构、BC双摆头结构和B摆头C转台结构三种代表性配置的五轴机床在VERICUT软件中验证了刀尖点非线性误差的计算算法,在MATLAB中结合S型加减速算法验证了该误差的控制算法。最后还进行了两种误差同步控制的总体对比实验。总体结果表明本文提出的一组针对两类非线性误差的控制流程与算法在控制误差的同时最大化加工效率,可应用于大多数结构五轴机床的加工中。