本文以大连机床集团有限责任公司生产的高速卧式加工中心（型号为HDBS-63）所用的高速电主轴为研究对象，进行高速电主轴热特性分析及其热误差建模补偿的研究，从而改善高速电主轴的热特性，减小其热误差以达到提高机床加工精度的目的。本文的主要研究内容包括：1.首先对高速电主轴的结构特点进行了分析，在此基础上分析了其热源和热变形的机理，根据传热学理论给出了高速电主轴热载荷计算的经验公式并分析了高速电主轴的换热机制。2.采用ANSYS有限元分析软件对高速电主轴的热特性进行分析。首先，按照经验公式计算出高速电主轴的热载荷和对流换热系数；然后，采用ANSYS软件分别分析了高速电主轴的稳态温度场、瞬态温度场和稳态热变形场；最终，根据仿真结果，提出对高速电主轴热特性进行改善的措施并采用仿真方法验证。3.提出了两种不同的高速电主轴热误差建模方法：一种是基于因子分析和贝叶斯估计的热误差建模；另一种是基于自然指数的热误差建模。第一种方法通过因子分析对布置在高速电主轴上的温度测点进行优化选择，在此基础上建立了高速电主轴的因子分析热误差模型，并通过贝叶斯估计的方法对热误差模型的未知参数进行估计。通过实验验证了这种方法在保证建模精度的基础上，使温度传感器的布置数量大大减小，增强了热误差模型的鲁棒性。第二种方法通过实验找到高速电主轴热变形的自然指数规律，提出了任意转速下的高速电主轴热误差模型，并根据实验结果归纳出模型中两个重要参数任意转速下热误差平衡时间常数和任意转速下稳态热误差的计算方法，最后通过任意转速下的热误差测量实验来验证模型的预测精度及鲁棒性。4.针对FUNAC数控系统，探究数控系统中用于误差补偿的外部机械原点偏移功能，开发了基于网络通讯的误差实时补偿系统。通过对HDBS-63卧式加工中心几何误差补偿实验和高速电主轴的热误差补偿实验验证了所开发补偿系统的可靠性和实用性。