隨著數(shù)控機(jī)床整機(jī)及零部件設(shè)計(jì)、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(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)床，由熱變形引起的加工制造誤差所占的比例為40%~70%，熱問題已成為影響機(jī)床精度的關(guān)鍵因素。為了減小機(jī)床熱變形對加工精度和精度穩(wěn)定性的影響，需要從設(shè)計(jì)、制造和使用等方面進(jìn)行綜合分析與優(yōu)化。減少機(jī)床熱誤差的主要方法有兩種：一是在設(shè)計(jì)階段提高機(jī)床的熱特性；二是在運(yùn)行階段對機(jī)床進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償。目前的是在數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)熱變形進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償。熱誤差補(bǔ)償法在范圍內(nèi)可提高加工精度，有助于降低設(shè)計(jì)制造成本。但是，它是一種被動(dòng)的和事后補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ溲a(bǔ)償范圍和性具有的限制。當(dāng)一個(gè)機(jī)床的熱特性比較差的時(shí)候，僅靠事后的熱補(bǔ)償是無法滿足加工精度要求的。
要提高機(jī)床的精度和熱性能，在設(shè)計(jì)階段，從提高機(jī)床的熱特性、熱剛度入手，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主動(dòng)熱控，從根本上提高機(jī)床的熱性能。雖然人們自20世紀(jì)40年代就已開始對機(jī)床熱特性進(jìn)行研究，但是由于傳統(tǒng)機(jī)床在精度和速度上沒有現(xiàn)代制造要求的這么高，熱問題不嚴(yán)重，且由于機(jī)床及其部件類型和負(fù)載的多樣性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及機(jī)床溫度場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(jī)床，采用實(shí)驗(yàn)研究法或數(shù)值模擬法，分析機(jī)床的各種熱源及其對機(jī)床溫度場的影響，在機(jī)床熱設(shè)計(jì)方面就形成了“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的現(xiàn)象，沒有形成系統(tǒng)的理論、方法和分析工具，這顯然與當(dāng)前機(jī)床高速發(fā)展的要求不相適應(yīng)。
機(jī)床熱設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)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(tǒng)級提供良好的熱環(huán)境，它們在的熱環(huán)境下，按預(yù)定的要求地工作。機(jī)床熱設(shè)計(jì)一般分為兩大類，一類是機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱平衡與優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，另一類是機(jī)床冷卻技術(shù)。
熱容量平衡設(shè)計(jì)也是熱變形的方法。它是根據(jù)機(jī)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(dá)到它們之間的熱平衡，從而使機(jī)床整體的熱變形減少。合理地設(shè)計(jì)機(jī)床散熱板有利于平衡部件之間的溫度場。
此外，機(jī)床熱結(jié)構(gòu)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。用反變形來抵消熱變形的不良影響是一種簡單易行的方法。呼和浩特第三機(jī)床廠以某平面磨床為例，在加工時(shí)主動(dòng)對機(jī)床導(dǎo)軌采用中凸結(jié)構(gòu)，很好地提高了磨床加工精度的穩(wěn)定性。機(jī)床熱設(shè)計(jì)的另外一種重要方法就是設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)，通過控制機(jī)床的溫度變化來提高機(jī)床的精度。
機(jī)床熱特性分析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)床熱特性分析通常采用實(shí)驗(yàn)研究方法和數(shù)值模擬法。實(shí)驗(yàn)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儀器，進(jìn)行機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)綜合試驗(yàn)、分離熱源試驗(yàn)和磨削試驗(yàn)確定主要熱源，并測量各內(nèi)熱源作用下機(jī)床各部件的溫升、溫度場變化、熱變形和達(dá)到熱平衡的時(shí)間。
因?yàn)闄C(jī)床熱誤差并不是僅僅和機(jī)床某一點(diǎn)的溫度變化呈線性對應(yīng)關(guān)系，而是受到各熱源的綜合作用，并和機(jī)床的整體溫度變化有關(guān)，因此，在機(jī)床上布置多個(gè)測點(diǎn)，并通過數(shù)據(jù)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(jī)床的熱變形誤差相對應(yīng)呢?通常采用兩種實(shí)驗(yàn)方法來確定機(jī)床的熱關(guān)鍵點(diǎn)，一是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算熱變形量與各測量位置溫度變化之間的相關(guān)系數(shù)，去掉相關(guān)系數(shù)小的點(diǎn)；二是分析溫度變化曲線，剔除提供重復(fù)信息和處于不敏感位置的測溫點(diǎn)。
