随着制造业的飞速发展,对数控机床加工精度的要求越来越高。电主轴作为机床的结构之一,其在旋转过程中因热量引起的变形会降低机床的加工精度,所以电主轴的热误差分析及补偿方法的研究对数控机床精度的提高具有一定的意义。本文以大型螺旋锥齿轮加工中心的电主轴为研究对象,结合机床热误差补偿技术,进行了一系列研究,主要内容如下:(1)结合传热学相关理论和电主轴的结构特点,分析了电主轴的热源和传热机制,了解到电主轴的主要热源为电机和轴承。根据相关公式计算了主轴的电机生热率、轴承生热率和相关部位间的换热系数。(2)对电主轴进行了瞬态热分析和热-结构耦合分析,找到了电主轴主要的热量来源和误差来源。研究了不同的冷却水流量对电主轴最高温度和z方向热变形的影响,结果显示冷却水流量为27L/min时冷却效果较好,并对比了有冷却和无冷却两种条件下电主轴的最高温度和z方向热形的变化情况。(3)通过升温实验测量了400分钟内未加冷却的电主轴在空载恒转速情况下的温度变化和热变形情况,并将实验数据与仿真数据进行对比,温度和热变形的变化趋势均基本一致,验证了有限元模型的正确性。(4)根据模糊聚类分析法和灰色系统分析法对温测点进行优化和筛选,将原有的5个温测点优化出2个温度敏感点。(5)以温度敏感点与主轴z方向变形量关系为基础,分别使用多元线性回归法和BP神经网络法建立了不加冷和冷却水流量为27L/min两种情况下电主轴的热误差模型。对比并分析了两种热误差模型的特点,结果表明BP神经网络法拟合和预测效果较好,抵御外界因素影响的能力较强,多元线性回归法建模简单,样本需求量少,具体实施比较方便。(6)分别对比分析了三种补偿控制方式和三种补偿策略的特点,结果表明半闭环控制方式和原点平移策略性价比较高。最后,通过对已完成工作的分析,在此课题研究已取得成果的基础上,提出了本课题今后研究工作的思路和方法。