随着数控机床向高精度、高速度、高柔性化的方向发展,对机床的加工精度及机床的可靠性提出了越来越高的要求。大量的研究表明：热误差占机床总误差的70%左右,因此机床的热特性分析及热补偿技术将成为一个研究热点,也是提高机床加工精度的重要途径。本课题来源于“高档数控机床与基础重大装备”科技重大专项(项目编号：2009ZX04001-053)的热变形控制和补偿等关键技术的子课题以及辽宁省攻关课题“高档数控机床快速响应创新设计关键技术研究”(科研批准文号：2010020076-301),主要研究某型号精密机床车削中心主轴系统的热特性,并对该机床的主轴系统进行热补偿技术的研究,具体内容有以下几个方面：(1)通过传热学的相关理论建立了温度场的数学模型,并且基于热变形方程、弹性力学及有限元的相关理论建立了机床热变形的数学模型,为进一步分析机床主轴系统的热特性奠定了理论基础。(2)建立了机床主轴系统的三维模型,并通过ANSYS Workbench对机床主轴系统的有限元模型划分网格。通过相关理论对机床的边界条件及热源进行计算,并将结果加载到有限元模型上。通过试验对比有限元分析的结果并对有限元模型进行必要的修正,以温度场为条件计算机床主轴系统的热变形。(3)研究分析两种改变机床主轴系统边界条件,来观察改变机床主轴系统的边界条件对机床主轴热变形的影响,两种方法分别是：改变主轴箱体附近空气流动速度与在主轴箱体前端面加冷却套。通过比较这两种方法可以看出：在主轴箱体前端面加冷却套后可以有效地抑制机床主轴系统的热变形。(4)基于灰色系统理论及回归方法建立机床的热补偿数学模型。通过使用灰色系统关联度的方法对所有的测温点进行分类,选取每组关联度最大的值作为最优点进行数学建模,根据各测温点之间的组合建模的回归分析结果,确定最终用于建立热补偿数学模型的温升点,并根据R检验、T检验、F检验的方法对所建立的热补偿数学模型进行检验。最后对机床主轴系统的热补偿过程作了论述。