由于机床运动轴几何误差、热误差等多种因素的影响,实际加工过程中往往存在较大的误差。为了提高加工精度,提出一种基于最小二乘法的五轴联动数控机床加工误差补偿方法。构建机床参考坐标系到刀具的变换矩阵以及参考坐标系到工件的变换矩阵。基于两种变换矩阵,构建五轴联动数控机床综合误差模型。同时,建立机床的误差非线性补偿模型,引入单位矩阵,通过最小二乘法实施待估计参数的非线性参数估计,实现机床加工误差补偿。实验结果表明设计方法的加工误差可以控制在0.01 mm以内,通过消除非线性因素的影响实现了加工误差的大幅降低;在精加工阶段,其领先地位得到进一步巩固。