电主轴是加工机床的重要组成部分,在内外热源的影响下,电主轴具有复杂的热特性,研究电主轴的热特性问题对提高机床的加工精度具有重要意义。电主轴内部结构紧凑,是一个系统的智能部件,其内部包括电机,滚动轴承,冷却通道等,这些构建的组成使得内部的传热过程复杂。电主轴热变形对加工精度有很大的影响,占比较高,建立模型是误差补偿法的一个基础,模型越精确,补偿效果越好,本文在对电主轴在热特性分析和实验的基础上,用多个温度点作为自变量,用三维的热变形为因变量,研究其相关关系,主要工作概述如下:(1)以传热学为基础,研究电主轴内部结构的生热和散热原理,使用CAD软件画出1/4电主轴几何图,用顺序耦合方法,建立热-结构耦合仿真模型,分析主轴的热特性,仿真得到不同转速下的稳态热变形值;(2)搭建电主轴热特性实验台,根据热特性原理选取了多个不同的温度测点,用精密传感器在一定的实验条件下测量不同转速下的热变形数据和温度变化值;(3)根据不同转速下的稳态热变形和温度数据,建立电主轴X,Y,Z三个方向热变形的偏最小二乘模型,并利用模型自身的分析性能对模型进行分析。(4)经验数据模型对训练模型范围外的自变量预测精度比范围内的精度低,因此提出混合模型建模方法,结合仿真热变形稳态数据和实验数据,利用数据偏差,用实验测量的温升值,通过数据代换预测实际热变形,与基于PLS模型的预测精度进行比较;通过实验数据建立模型得到,电主轴热变形仿真模型有很大的误差,建立模型之前进行了很多假设,模型精度较低;偏最小二乘模型提取的主成分能够充分的解释原始变量的相关关系;电主轴温升和热变形整体上存在明显的线性关系,能够用线性模型进行建模;PLS模型在转速范围内的预测精度较高,超过一定区间模型的预测性能降低;将仿真热变形,PLS热变形预测,混合模型的预测与实际值放在一起比较,分析不同的预测误差,得到混合模型的整体模型预测性能较好,能避免经验模型的泛化性差的缺点,混合模型在不同区域内,能借助机理仿真模型的优势,很好地预测电主轴的热变形,这为热误差的补偿提供了良好的建模方法。