隨著(zhù)數控機床整機及零部件設計、制造、裝配和材料等相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，幾何誤差、刀具磨損、伺服等誤差在數控機床整體誤差中所占的比例逐漸減小。在高速極端加工條件下，熱變形日益成為影響機床加工精度的重要因素。

大量研究與加工實(shí)踐表明，對于高速機床，由熱變形引起的加工制造誤差所占的比例為40%~70%，熱問(wèn)題已成為影響機床精度的關(guān)鍵因素。為了減小機床熱變形對加工精度和精度穩定性的影響，需要從設計、制造和使用等方面進(jìn)行綜合分析與優(yōu)化。減少機床熱誤差的主要方法有兩種：一是在設計階段提高機床的熱特性；二是在運行階段對機床進(jìn)行熱誤差補償。目前的是在數控系統中根據熱變形進(jìn)行熱誤差補償。熱誤差補償法在范圍內可提高加工精度，有助于降低設計制造成本。但是，它是一種被動(dòng)的和事后補償的方法，其補償范圍和性具有的限制。當一個(gè)機床的熱特性比較差的時(shí)候，僅靠事后的熱補償是無(wú)法滿(mǎn)足加工精度要求的。

要提高機床的精度和熱性能，在設計階段，從提高機床的熱特性、熱剛度入手，實(shí)現機床的主動(dòng)熱控，從根本上提高機床的熱性能。雖然人們自20世紀40年代就已開(kāi)始對機床熱特性進(jìn)行研究，但是由于傳統機床在精度和速度上沒(méi)有現代制造要求的這么高，熱問(wèn)題不嚴重，且由于機床及其部件類(lèi)型和負載的多樣性、結構的復雜性以及機床溫度場(chǎng)和熱變形受多種因素的影響，故其研究一般都是針對具體機床，采用實(shí)驗研究法或數值模擬法，分析機床的各種熱源及其對機床溫度場(chǎng)的影響，在機床熱設計方面就形成了“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的現象，沒(méi)有形成系統的理論、方法和分析工具，這顯然與當前機床高速發(fā)展的要求不相適應。

機床熱設計的核心目標是額定限度地控制溫升，減小熱變形，為部件級、組件級和系統級提供良好的熱環(huán)境，它們在的熱環(huán)境下，按預定的要求地工作。機床熱設計一般分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是機床結構的熱平衡與優(yōu)化設計技術(shù)，另一類(lèi)是機床冷卻技術(shù)。

熱容量平衡設計也是熱變形的方法。它是根據機床各部件熱容量的不同，對局部熱容量大的部件采取的措施來(lái)控制和減少其溫升，使它與熱容量較小的部位不致產(chǎn)生較大的溫差，盡量達到它們之間的熱平衡，從而使機床整體的熱變形減少。合理地設計機床散熱板有利于平衡部件之間的溫度場(chǎng)。

此外，機床熱結構優(yōu)化技術(shù)還包括反變形技術(shù)，另外，使用花崗巖、陶瓷、混凝土、玻璃鋼等新材料也可以減少熱變形。用反變形來(lái)抵消熱變形的不良影響是一種簡(jiǎn)單易行的方法。呼和浩特第三機床廠(chǎng)以某平面磨床為例，在加工時(shí)主動(dòng)對機床導軌采用中凸結構，很好地提高了磨床加工精度的穩定性。機床熱設計的另外一種重要方法就是設計的冷卻系統，通過(guò)控制機床的溫度變化來(lái)提高機床的精度。

機床熱特性分析技術(shù)是實(shí)現機床熱設計的基礎。機床熱特性分析通常采用實(shí)驗研究方法和數值模擬法。實(shí)驗研究方法一般用紅外熱像儀、熱電偶、激光干涉儀和微位移傳感器等測量?jì)x器，進(jìn)行機床空運轉綜合試驗、分離熱源試驗和磨削試驗確定主要熱源，并測量各內熱源作用下機床各部件的溫升、溫度場(chǎng)變化、熱變形和達到熱平衡的時(shí)間。

因為機床熱誤差并不是僅僅和機床某一點(diǎn)的溫度變化呈線(xiàn)性對應關(guān)系，而是受到各熱源的綜合作用，并和機床的整體溫度變化有關(guān)，因此，在機床上布置多個(gè)測點(diǎn)，并通過(guò)數據處理分析找到和熱變形相關(guān)性好的重要測點(diǎn)，即熱關(guān)鍵點(diǎn)。

如何選擇的傳感器和較佳測量位置，并能額定程度地和機床的熱變形誤差相對應呢?通常采用兩種實(shí)驗方法來(lái)確定機床的熱關(guān)鍵點(diǎn)，一是根據實(shí)驗數據計算熱變形量與各測量位置溫度變化之間的相關(guān)系數，去掉相關(guān)系數小的點(diǎn)；二是分析溫度變化曲線(xiàn)，剔除提供重復信息和處于不敏感位置的測溫點(diǎn)。