针对传统液冷散热滚珠丝杠存在的丝杠表面温度梯度及温度波动性较大、达到热平衡时间较长等问题，设计内置热管的新型滚珠丝杠。根据滚珠丝杠系统生热量确定热管丝杠充液介质并计算其结构尺寸等参数；热管丝杠在旋转工作时有多处热源，为验证其热性能，本文提出了含管壁层、冷凝回流层、蒸汽腔层结构的热管滚珠丝杠分层等效模型对丝杠热管部分进行仿真；分析螺母位于不同位置时丝杠表面温度分布，并与传统液冷丝杠散热性能进行比较分析；通过沸腾排气法制备热管滚珠丝杠，搭建实验台，测试热管丝杠表面温度并与仿真结果进行对比。研究结果表明，相对传统的液冷散热丝杠，热管丝杠表面具有较小的温度梯度，温度均匀性良好，且达到热平衡的时间短，仿真与实验结果一致，验证了仿真方法的有效性。这种新型的热管滚珠丝杠可用于精密机床，减小丝杠热变形对精密机床加工精度的影响。