机床主轴系统和进给系统热变形是引起机床热误差(因机床各部件热变形而引起的加工误差)的主要原因。大量研究证实,机床热误差占机床总加工误差的40%-75%。高速机床转速高,进给速度快,发热量大。热误差控制及补偿是提高高速机床加工精度的关键技术。本课题来源于“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项。综合专项要求,本文利用有限元法和实验测试对CH7516GS系列高速切削中心热特性进行研究,提出了高速机床热误差的控制方法,设计了热变形补偿系统。本文研究内容：1、基于网格装配思路,对主轴系统进行有限元网格划分,大幅降低了大型装配体网格划分的难度。计入接触热阻,对CH7516GS高速切削中心主轴系统的温度场与热变形等热特性进行了有限元仿真分析。采用最小二乘圆法对主轴轴线漂移进行了理论研究。2、对CH7516GS高速切削中心进给系统进行了热特性分析。3、构建了主轴系统温度场和热变形实施测试系统。利用数字信号处理的方法对实验数据进行处理,实验研究了主轴热变形和主轴端面跳动。所选测温点被企业用于新一代高速车床。4、研究了高速机床的热误差控制方法,提出针对高速机床的恒温暖机的方案,可以极大提高暖机效率,减小冷机状态加工误差；5、在现有BP神经网络模型的基础上,设计了基于超磁致伸缩驱动的热变形补偿驱动器,构建了热变形补偿系统。本文研究结论：1、高速机床主轴系统热变形与转速正相关。转速超过3000转／分后,温升和热变形显著；2、高速机床主轴系统发热量比普通机床大,要求高速机床有更好的热结构和热特性,不是普通机床的简单升级；3、主轴端面跳动随转速和时间的增加而逐渐减小；4、恒定冷却水温暖机可以提高效率,减小冷机加工误差。