随着工业行业的迅速发展,设备的精度及稳定性越来越受客户关注。在生产加工中,要求数控机床的加工精度高,且稳定,是制造商推向客户的重要一点。在高端设备加工中,机床的以上特性尤为重要。对于机械结构而言,机床铸件及在安装过程存在几何误差,在生产过程中这种误差已经很难被消除。工件在加工过程中刀具和加工工件在切削力的作用下其角度和直线度会有偏差,造成加工程序程序中指定的位置与实际位置会有误差,导致工件尺寸超差,对加工造成误差。热误差引起机床结构的角度和直线度变形对工件的特征位置误差或轮廓和表面偏差,相比于前两种误差,其更容易被忽略,在很多研究人员和学者的研究中表明在总的误差中,热误差占据40%～70%,在数控机床加工中,不能保证加工精度,易造成批量工件报废,消除热误差,是提高加工精度的主要任务。提高数控机床的加工精度目前有两种基本方法,分别是误差预防法和误差补偿法。对于误差预防法,可以在恒温车间及机床设计和安装过程中校正,恒温车间的建造花费成本较高,客户处却很少使用,装配技术如今已经很完善,但机身结构再精研细磨耗费人力物力,尤其对中小型制造商很难达到。误差补偿法前期的研究会耗费较大一些,但作为技术储备,相比较误差预防法更能节省经济与时间,且后期有测得的关键温度点而建模,鲁棒性提高,依据模型利用数控机床系统编程进行实时实时补偿,到时在经济上就会投入很小的情况下反馈到较好的效果,相对简单可操作性。但是在实际中,热误差补偿对于温度的检测和实时补偿一直难以实现,由于机床的热源分布广,数控机床本身结构复杂,零部件多,材料的热膨胀系数不尽相同,温度变化的变化也会随时间和空间变化,且温度场的非线性函数。本文研究对象主要以公司自产的VMC-85立式加工中心为主,因热误差导致位移偏值对工件的轮廓和表面造成偏差,对采集的数据建模采用误差补偿方法消除热误差对加工工件的影响,提升VMC-85机型加工精度,满足客户需求。课题主要的研究内容如下:（1）查阅国内外文献,分析热误差研究现状。提出问题及解决方案,设计热误差建模及补偿技术流程,实践数控机床在该模型热误差补偿。（2）对VMC-85机型光机结构及整体产品的特点和热源分布进行研究,分析影响数控机床精度的热源,合理分布温度传感器安装位置,找出关键热源点,论述温差测量方式,采集关键点温度数据与位移偏差数据实验。（3）温度传感器、激光干涉仪的选型,通过仪器对热误差的数据收集。以收集热误差的数据为基础,利用人工神经网络技术,建立了基于BP神经网络对VMC-85机型轴进行热误差建模,并分析模型的优缺点。（4）针对VMC-85机型建立BP热误差模型进行鲁棒性仿真分析,在不同工况下对热误差影响,温度测点位置偏差分析。通过分析仿真结果,改变温度测点,适应不同工况及环境,提高模型鲁棒性能,对热误差建模进行改进。（5）根据建好的模型,利用FANUC系统的可开发的PMC编程系统,对数控系统与外部温度测点通信,根据温度的变化引起的位移偏离实时补偿,提高机床的精度与稳定性。