本发明公开了一种基于双球杆仪的机床几何误差分离方法。现有利用球杆仪获得机床的各单项误差的过程繁琐，需要对球杆仪进行三次安装，效率较低，且会引入误差。本发明将双球杆仪测量装置倾斜安装，并对应规划了倾斜的机床几何误差测量路径。该测量路径为与水平面有夹角的空间圆形，通过机床三个线性轴同时联动完成，这意味着使用双球杆仪装置可以通过该路径在一次测量中获取机床三个线性轴的所有几何误差信息。相比于现有机床误差信息获得方法，本发明可以提高机床几何误差的采集效率，并避免了多次安装所带来的其他误差。此外，本发明避免了多次测量时的误差相互耦合，相比于现有的误差分离方法，提高了机床各单项误差的分离准确性。