机床日益朝着精度更高、速度更高的方向发展，提出了更高的机床设计要求。决定机床精度特性的重要组件是主轴系统，是机床发展路线的主要方面。主轴系统作为机床中最重要的组件之一，在整机系统中提供动力给刀具或加工件，其性能对机床的制造精度、工件的表面粗糙度和加工效率有着很大的影响。研究影响主轴系统精度的热特性、动力特性等方面，具有很大的现实意义和理论意义。　　主轴系统的摩擦热显著影响着主轴系统的动力学特性,是影响加工精度和效率的主要因素，而主轴系统所产生的摩擦热则主要来自轴承滚动体与内外圈的摩擦力，故本文首先详细分析了主轴轴承的动力及热特性，利用Hertz接触理论，推导出了其简化计算方法，计算了主轴轴承内外圈沟道的接触区域参数和接触载荷，详细分析计算了轴承在旋转中所受的各种作用力，建立了考虑热特性的主轴轴承计算模型和刚度矩阵。针对主轴轴承的热特性，利用有限元模型进行了计算，较为准确地显示了轴承膨胀力和温度分布。由于有限元网格节点的适应性，其可随轴承接触角的变化而改变，也即可随主轴转速、预紧力的不同，而适应不同的有限元网格，从而得到较为准确的轴承热膨胀力，计入到轴承接触载荷中。同时，详细考虑了轴承所受的各种摩擦力矩，计算了轴承的热流量，并推导出了轴承内外圈与滚动体的表面接触热阻，为主轴系统的热特性分析，建立了理论依据。　　本文使用了Timoshenko梁理论推导出了主轴的梁单元运动方程，建立起考虑热特性的主轴系统通用有限元模型。在此模型中考虑了主轴内部的阻尼作用，建立起主轴的通用有限元模型，公式化为与主轴质量和刚度矩阵相关联的线性函数。结合所建立的考虑热特性的轴承有限元模型，与主轴有限元模型一起，联合建立起了考虑热特性的主轴系统通用有限元模型。建立的模型把热影响引入到了主轴系统中，方便地分析了主轴系统在不同转速和预紧力情况下的动力学特性，使主轴系统有限元模型更加符合实际情况，可以为主轴设计提供参考依据，以保证主轴的最大动态刚度和功率利用的最大化。　　主轴系统的热特性所产生的影响，会对精度产生很大的影响。本文使用基于数据变换方法的ANFIS模型，构建了基于ANFIS的主轴热位移预测模型。首先通过小波变换和低频信号重构对主轴的温度和热位移数据等缓慢变化量进行了信息提取，有效地避免了外界高频信号的干扰，再使用提出的数据空间变换方法，近似变换数据到ANFIS模型的输入空间，再通过ANFIS模型进行准确地映射，保证了映射结果的有效性，其模型的正确性通过实验进行了验证。同时，对ANFIS模型使用遗传算法对原有算法进行了改进，改用遗传算法后，克服了原有算法陷入局部最优的缺点。对加工精度有较大影响的另一个因素是切削加工中主轴系统所产生的振动。本文基于小波包能量熵和高阶累计量谱理论提出了一种识别切削振动状态的特征识别矢量。基于小波包能量信息熵的特征识别量利用小波包理论对切削振动信号进行了三层小波分解，并对每个子空间的信号进行了重构，使用信息熵来量化其能量分布情况，并研究了其小波包能量的分布状况。基于高阶累积量谱的特征识别量利用高阶累积量谱理论统计了双谱对角线切片极大值分布情况，采用概率中的离散系数来量化其极大值分布情况。利用所量化的两种特征识别矢量，通过ANFIS模型对其进行分类处理，用来预测切削振动的状态，并通过实验验证了有效性。