一种数控机械加工技术领域的数控机床误差虚拟补偿系统，包括：外部数据采集模块、数字建模模块、数据优化模块、动态建模模块、模型泛化模块、误差拟合补偿模块和通讯模块。本发明采用多模块嵌套方式，外部信息采集模块采集环境信息、数控机床信息、切削用量及刀具参数等信息，采集到的信息经动态建模模块及模型泛化模块生成误差模型，经误差拟合模块输出误差拟合曲线，经误差补偿模块输出NC代码，由通讯模块通过COM串行口及RS232串行口实现与CNC的实时通讯和数据采集。本系统可用来预报数控机床在各种切削条件下的综合误差并实现误差实时补偿。