本发明公开了一种基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，属于数控机床加工优化领域，包括：将工件G代码输入数控系统后，进行如下迭代过程：使数控系统空载运行，对于多轴加工，则在插补过程中同步确定各指令插补点处的旋转轴角度，运行完成后，计算各实际插补点处的轮廓误差矢量，若满足精度要求，则预补偿结束，否则，基于轮廓误差矢量对指令插补点进行修正；对于每一个G代码段，对其中所有修正后的指令插补点进行样条拟合，得到对应的样条曲线，拟合过程中，维持G代码段端点对应的旋转轴角度不变；将各样条曲线以及刀位点对应旋转轴角度作为数控系统新的输入，开始下一轮迭代。本发明能够简化轮廓误差补偿过程，并提高补偿精度。