由于机床设计与制造技术日趋成熟与完善,热误差已经成为滚齿机最大误差源,制约其加工精度的进一步提高。相对于误差避免,误差补偿能更有效、更经济地减小滚齿热误差。因此,近几年来,数控滚齿机的热误差补偿技术在国内逐渐成为了研究热点,并取得了不少的成果和发展。但是,尚未见到刀架这一滚齿机“热误差关键部件”在热特性数值仿真、热误差建模及补偿方面的相关研究。本文针对Y3118CNC型数控滚齿机,以其刀架部件为研究对象,基于有限元仿真技术,对滚齿热误差补偿技术进行了较为深入的探讨和研究。(1)从理论上对数控滚齿机刀架部件进行了热特性分析,完成了热误差补偿研究的前期基础性工作。在说明了为何选取刀架部件及理清其机械结构之后,基于传热学理论基础,对刀架部件的热源进行了分析,并说明了热源强度和边界条件的计算方法。最后,对热源作用下,刀架部件变形对加工精度的影响进行了阐述。(2)采用有限单元法,结合热结构耦合技术对数控滚齿机刀架部件进行了温度场及热误差的仿真分析,更加深入地认识刀架部件热特性的同时,也为热误差建模提供了数据来源。首先,根据实际情况对刀架部件进行了合理的简化,创建了其有限元模型,并确定了热源强度等有限元分析条件。然后,在前述工作的基础上,仿真计算了刀架部件的稳态温度场与热变形,对其稳态时的温度场分布与热变形特点进行了分析。最后,仿真计算了刀架部件的瞬态温度场与热变形,分析其温升特点与热误差动态特性,并从分析结果中获得了温度、热误差建模数据。(3)建模数控滚齿机热误差,得到了热误差数学模型。利用聚类分析法辨识出刀架部件的四个热关键点,而后采用多元线性回归法建立了机床坐标系X轴方向的热误差数学模型,并从数据拟合图上验证了模型的精确性。(4)针对FANUC等国外数控系统和合肥工业大学CIMS研究所自主研发的数控系统,通过方案之间的比较,分别提出了三种不同情况下的补偿策略供以后的热误差补偿研究借鉴。