Mejorar la precisión del contorno es uno de los objetivos significativos del mecanizado industrial. Este artículo propone un algoritmo de estimación y compensación de errores de contorno para máquinas herramienta de control numérico por computadora (CNC) de cinco ejes, basado en códigos de control numérico (NC) modificados. La trayectoria esperada analizada por los datos de NC y la trayectoria real recopilada por los sensores se mapean espacialmente mediante el modelo oculto de Markov (HMM). A continuación, se propone una función de evaluación que hibrida la posición de la punta de la herramienta y la tendencia de cambio de orientación de la herramienta como índice de estimación del error de contorno. Finalmente, se utiliza el control de aprendizaje iterativo espacial (ILC) para compensar el error de contorno, y se obtienen instrucciones de mecanizado de alta precisión después de múltiples iteraciones. Se realizan experimentos con diferentes trayectorias en una plataforma de cinco ejes para verificar la efectividad del algoritmo propuesto. Los resultados muestran que el algoritmo propuesto, sin utilizar trayectorias planificadas, tiene el mismo buen efecto de control que los métodos tradicionales, que deben conocer la trayectoria planificada para trayectorias simples. Al mismo tiempo, el método propuesto en este artículo tiene un mejor rendimiento que los algoritmos existentes basados en el principio de la posición más cercana de la punta de la herramienta en esquinas agudas. En conclusión, sobre la base de no depender de las trayectorias planificadas, este método tiene un mejor efecto de compensación para la precisión general de las trayectorias y es más fácil de implementar en aplicaciones industriales.