数控机床的定位精度是反映机床性能的一项重要指标,是影响工件加工精度的重要因素。由于滚珠丝杠和螺母、各支座之间相对运动所产生的热变形,严重影响定位精度,由于机床加工时工况多变,其丝杠的热变形状况不甚一致。本文结合某机床的滚珠丝杠系统,首先利用有限元分析方法,建立其有限元分析模型从而达到对滚珠丝杠系统进行热特性分析目的,为实施其热变形补偿提供理论依据。其次分析滚珠丝杠运动特点,设计热变形补偿实验,并应用多元线性回归方法对滚珠丝杠进行热变形补偿研究,其主要工作概括为如下几个方面:1.建立了滚珠丝杠系统三维温度场数学模型,并基于弹性力学、热变形基本方程和有限元理论建立了热变形的数学模型。2.建立了滚珠丝杠系统三维CAD模型,并对有限元网格划分和结合面间的热接触传导进行了探讨,在此基础上建立了热特性有限元模型,为CAE分析奠定了基础。3.在分析丝杠系统内部热源、边界条件的基础上,建立了该系统温度场的有限元模型。基于有限元法对系统的温度场,和热变形进行了详细的分析,为实施滚珠丝杠系统的热变形补偿提供了强有力的理论依据。4.根据有限元热特性分析结果设计实施热补偿方案,利用节点温度和滚珠丝杠热漂移的相关性分析来设计测温点的布局,用多元线性回归方法,针对某型号数控机床,建立了滚珠丝杠系统的热误差补偿模型,并开发出与之相应的建模软件模块。论文成果为建立滚珠丝杠系统的热特性有限元数学模型和对滚珠丝杠系统的热变形补偿研究做出了有益的贡献。通过有限元分析结果和实验结果的比较,验证了理论分析结果的正确性;其次对系统进行了热变形补偿研究,使机床滚珠丝杠系统的热变形误差达到其补偿精度要求。