本发明属于误差测量相关技术领域，其公开了一种双转台五轴数控机床回转轴位置相关误差测量装置及辨识方法，装置包括R‑test测量单元、第一标准球、第二标准球、标准球工装夹具、连接杆、第一支撑杆、第二支撑杆以及两个磁座，R‑test测量单元包括万分表夹具和三个万分表，其中：三个万分表固定在万分表夹具上；第一标准球和第二标准球固定在连接杆的两端；连接杆通过两个标准球工装夹具分别与第一支撑杆和第二支撑杆连接；第一支撑杆和第二支撑杆分别固定在两个磁座上，两个磁座固定在水平转台上；第一支撑杆的长度大于第二支撑杆，且第一标准球设置在第一支撑杆端。本申请避免多次安装引入的装夹误差，解决了全项几何误差辨识难度大的问题。