本文首先对国内外数控机床运动误差检测技术的现状作了概述与分析，在此基础上，提出了基于刚体系统运动学理论与齐次坐标变换原理的数控机床综合运动学误差建模方法；通过实验分析了数控机床做直线运动、圆运动和复杂轨迹运动时的运动误差。主要研究工作包括以下几点: 1. 基于刚体系统运动学理论与齐次坐标变换原理对三轴立式数控机床进行综合运动学误差建模，具体说来： (1) 在分析了机床立柱、滑台、工作台和主轴头等部件误差产生机理的基础上，通过把它们依次抽象为结构件、移动副和旋转副，根据刚体系统运动学理论与齐次坐标变换原理，推导出了各部件存在误差时的齐次坐标变换矩阵。 (2) 以三轴立式加工中心为例，在数控机床综合运动学误差模型基础上，推导出了数控机床的误差分量与加工圆形工件时的径向误差之间的复映关系。由该复映关系可知：数控机床作圆运动时的径向误差是以存在于工作台、滑台和主轴头等部件上的误差为未知量的函数。 2. 分析了直线运动时低速爬行现象和直线运动时进给速度对定位精度的影响。通过建立进给传动机构的动力学模型分析低速爬行的机理、原因，并使用Renishaw 激光干涉仪测量系统动态测量数控机床低速爬行现象，提出改善爬行现象的措施。利用Heidenhain平面光栅测量系统，设计直线接力实验来分析直线运动时进给速度对定位精度的影响，得出了定位误差随位移的增加，偏差愈大。 3. 基于Heidenhain平面光栅测量系统，检测不同进给速度、圆半径条件下数控机床作圆运动时的轨迹，据此分析了不同进给速度、圆半径条件下，圆误差轨迹与进给速度、半径之间的关系；从综合运动学误差模型所得出的数控机床作圆运动时径向误差与机床部件误差之间的函数关系，分析了单项误差如间隙误差、滚珠丝杠螺距误差、传感器噪声、伺服响应滞后和位置环增益不匹配所引起的圆轨迹误差的理论图像，实验所得的综合圆误差轨迹图像与基于模型所得出的理论分析图像基本相对应，由此也证明了第二章综合运动学误差建模是正确的。 4. 设计正方形轨迹和有尖角的倒锥形复杂轨迹，利用Heidenhain平面光栅测量系统，分别对数控机床作正方形轨迹和复杂轨迹运动进行测量。通过数控机床作正方形轨迹运动实验，分析了进给速度对直角拐角处运动误差的影响；通过数控机床作倒锥形复杂轨迹运动实验，分析了数控机床在该复杂运动轨迹下进给速度与轨迹尖角处即进给运动方向或速度突变处的运动误差之间的关系。