高速钻攻中心在进行3C产品加工时,Z轴丝杆存在热变形量大、热平衡时间长、须持续空运行以维持丝杆热平衡等问题。为此,本文研究基于机床实时数据的丝杆热变形预测模型,以实现在无温度传感器的情况下对机床热误差进行补偿。高速钻攻中心属于小型机床,安装用于热变形预测的温度传感器需改变机床结构,增加机床生产成本。本文利用机床实时加工数据分析与丝杆热变形有关的因素。研究发现,进给系统的结构形式决定其热变形的方向,伺服电机负载电流、进给速度、丝杆受力决定了摩擦力矩做功的多少,进而影响丝杆的热变形量。针对大批量、重复加工过程,提出了一种基于时间的热变形预测模型。该模型把数控机床的加工过程分解为升温过程和降温过程,并分别建立以时间为自变量的丝杆升温模型和降温模型,实际预测时根据当前工作状态对模型进行综合即可实现整个加工过程的热变形预测。为了适应多变的加工过程,提出了一种基于丝杆能耗的热变形预测模型。该模型以丝杆内能为研究对象,定量分析丝杆螺母的摩擦生热量和与空气的对流散热量,利用丝杆内能的得失守恒,建立了关于丝杆热变形的函数关系,并使用岭回归对模型参数进行求解。本文根据丝杆热变形预测模型在数控系统中开发无温度传感器热误差补偿模块,并使用相应模型参数进行补偿效果的验证。结果显示,基于时间的热误差补偿模块把Z轴丝杆热误差从0.03mm降低到0.006mm,补偿率达到80%;基于丝杆能耗的热误差补偿模块把Z轴丝杆热误差从0.051mm降低到0.004mm,补偿率达到92%。