“高档数控机床与基础制造设备”是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》的16个重大专项之一,同时亦是装备制造业的典范;然而,因结构、温度、热变形等多样化因素的综合非线性影响,使机床在加工过程中产生多种误差从而副作用于工件加工质量;因此,在机床设计过程中即须对其热态特性进行研究,并利用相关理论及技术有效降低或避免负面因素对机床性能的不良影响,加之新的行业发展形势对机床提出了更苛刻的要求,故国际科研力量正随着该课题的日益升温而汇聚集成。近年来,机床热误差补偿技术已成为机床热力学研究的重要基础及必要分支,主轴系统是数控加工中心关键部件,也是主要热源,它的热变形将严重影响机床的加工精度。同时,对于复杂、高速、精密的现代数控机床及超高速、超精密、高智能化的未来机床而言,其热特性参数和后续补偿效果将是衡量其工作性能、产品、及再产品质量的关键指标。本文开篇介绍了热补偿技术的国内外现状和发展趋势,以TX1600G复合式数控镗铣加工中心主轴系统为对象,研究其结构特点和主要内部发热源;基于热结构耦合相关理论讨论主轴用于有限元仿真分析的热参数及边界条件,借助Solidworks软件建立简化的主轴系统三维实体模型,通过ANSYS有限元分析软件模拟出温度场变化情况,确定达到稳态的时间,后采用热—结构耦合分析得出热变形的变化规律;自主研发温度与热误差测量与误差采集系统,基于三组实验,三种工况下的温度场与变形情况,分析其内在联系,验证了有限元热分析的合理性和有效性;主要建立多元线性回归和小波神经网络的补偿模型,进行补偿效果的比较,结果表明小波神经网络能更好的表达温度与热误差之间的关系。综上所述,本文围绕主轴热态特性和补偿技术研究这两大主题,以TX1600G镗铣加工中心主轴系统为研究对象,从有限元仿真、热实验测量及后续补偿的角度进行了详细而系统的研究。通过本论文的研究说明了采用热误差补偿技术对提高主轴系统的加工精度起着至关重要的作用,工程意义显著,对新形势下机床行业的革新发展具有重要的借鉴及参考意义。