随着汽车、船舶、发电设备对加工精度要求的提高，航空工业对机械加工精度需求的增长，人们对高精度数控机床依赖日益明显，需求量越来越大。热误差是阻碍机床加工精度提高最主要的因素，占机床总误差的40%~70%。提高机床加工精度必须首先降低机床热误差，而通过测量控制技术对热误差进行补偿是降低热误差的关键。为了补偿机床热误差提高机床技工精度，本文设计开发了热误差补偿系统。论文主要内容包括：(1)阐述了课题的来源及研究意义，详细介绍了热误差国内外研究现状和热误差补偿技术的实现方法以及目前存在的问题，说明了本课题的重点研究内容。(2)设计开发了一套热误差测量集成系统。该系统主要由热误差测量系统、温度测量系统、工控机和虚拟仪器软件单元构成，能够通过对机床热误差和机床各热源温度的测量和保存。(3)介绍了数控机床热误差建模技术，利用模糊聚类分析方法和灰色关联度理论，优化温度测点，减小模型的复杂程度，分析了各模型的特点，重点阐述了多元线性回归模型和分布滞后模型理论。(4)开发设计了一套机床热误差补偿卡；模块化设计了热误差补偿卡的各组成部分，并详细描述了补偿卡的硬件及软件设计。(5)对Leaderway V-450数控加工中心进行补偿系统应用效果试验，对比补偿前后数据，分析补偿结果，评估补偿系统的应用价值。