本发明公开了基于向量方向测量原理的数控机床平动轴几何误差辨识方法，在机床运动部件上设置不同测量点，并将这些测量点依次相连构成空间向量，利用在机床运动过程中构成空间向量方向的改变仅与机床轴的角位移误差有关，而与线位移误差无关这一特性，利用激光跟踪仪采用多站分时测量原理对机床平动轴运动过程中测量点构成向量方向变化的测量，从而依次辨识出机床平动轴的角位移误差和线位移误差。建立基于空间向量方向测量原理的数控机床平动轴几何误差测量的数学模型，依次推导出了基于精密数控转台测量的激光跟踪仪基站位置自标定算法、测量点确定算法、机床平动轴单项误差分离算法。该方法具有精度高、效率快、成本较低、算法较简单的优点。