数控机床热误差是精密和超精密加工过程中的一项主要误差源,热误差补偿技术是减小热误差、提高机床精度的一种经济而有效的方法。本文设计开发了温度和热误差检测系统、温度测点优化与热误差建模软件系统以及热误差补偿器。检测系统硬件以温度传感器、位移传感器和PCI总线数据采集卡为核心,并开发了信号调理板以实现模拟信号的转换和滤波;系统软件基于LabVIEW图形化编程语言,采用局部循环缓存技术开发,能同时采集32个通道,由参数设置、试验条件、连续采集、数据存储和数据观测5个功能模块组成。针对传统分组优化方法应用于温度测点优化造成测点过多的问题,提出了温度测点优化理论。对卧式加工中心MCH63采用基于最小二乘的多元线性回归和RBF神经网络两种方法建立其热误差模型,比较不同模型的预测能力,结果表明,RBF神经网络更适用于对复杂和多测点的机床进行热误差建模。在优化理论和建模方法研究的基础上,利用MATLAB的图形用户界面开发了优化和建模软件系统,缩短了测点优化和热误差建模的时间。热误差补偿器以DSP和A/D为核心,并利用光耦隔离原理开发了补偿器与数控系统接口电路。补偿器采集温度信号并根据导入的热误差模型计算出热误差补偿值,通过CNC参数设置和PMC程序将补偿值以二进制形式输入数控系统,利用机床的外部坐标系原点偏移功能将热误差补偿。将开发的检测系统、优化和建模分析系统及热误差补偿器应用于精密卧式加工中心MCH63,选择出用于热误差建模的温度测点,建立了热误差的多元回归线性模型,进行了热误差补偿试验,证明了补偿器能够进行热误差补偿,经补偿后机床热误差得到减小。