热变形是影响机床加工精度的原因之一。受机床车间环境温度变化、电机发热、机械摩擦发热、切削热、冷却介质的影响，机床各部分的温升会不均匀，导致机床的形状精度和加工精度发生变化。比如在普通精密数控铣床,上加工一个70mm1650mm的螺丝，与上午2:30-9:00加工的工件相比，下午2336000-:30铣削的工件累计误差可达85 m，在恒温条件下，误差可降至40m。
例如，用于磨削两端厚度为0.6 ~ 3.5 mm的薄钢件的精密双头磨床，在验收时加工厚度为200mm25mm1.08mm的钢件时，可达到mm的尺寸精度，曲率在全长小于5m。然而，在连续自动研磨1h后，尺寸变化范围增加到12m，冷却液温度从启动时的17增加到45。由于磨削热的影响，主轴轴颈变长，主轴前轴承间隙增大。所以在机床的冷却液箱上加一个5.5kW的制冷机，效果非常理想。实践证明，机床受热后的变形是影响加工精度的重要原因。但是机床处于一个温度随时随地变化的环境中；机床本身在工作时，必然会消耗能量，而这些能量中有相当一部分会通过各种方式转化为热量，从而引起机床各部件的物理变化，而这种变化会因为结构形式和材料的不同而千差万别。机床设计者应掌握热量的形成机理和温度分布规律，并采取相应措施，将热变形对加工精度的影响降到最低。
我国幅员辽阔，大部分位于亚热带地区。一年四季气温变化很大，一天温差变化很大。因此，人们对室内(如车间)温度的干预方式和程度也各不相同，机床周围的温度氛围也千差万别。例如，在长江三角洲，季节温度变化约为45，昼夜温度变化约为5 ~ 12。一般机加工车间冬天没有暖气，夏天没有空调，但只要车间通风良好，机加工车间的温度梯度变化不大。在东北地区，季节温差可达60，日变化约为8 ~ 15。采暖期为10月底至次年4月初。机加工车间设计有暖气，空气流通不充分。车间内外温差可达50。因此，冬季车间内的温度梯度非常复杂。测量时室外温度为1.5，时间为早上8:15-8336035，车间内温度变化约为3.5。在这样的车间里，环境温度会极大地影响精密机床的加工精度。
究竟是哪些原因，影响着机床近距离范围内各种布局形成的热环境呢？
主要包括以下4个方面：
1)车间微气候：如车间内的温度分布(垂直方向和水平方向)。当昼夜交替或气候、通风发生变化时，车间温度会缓慢变化。
2)车间热源：如太阳辐射、加热设备辐射、大功率照明等。当它们靠近机床时，可长时间直接影响机床整体或部分零件的温升。相邻设备运行时产生的热量会通过辐射或气流影响机床的温升。
3)散热：基础具有良好的散热功能，尤其是精密机床的基础不宜靠近地下供热管道，一旦破裂泄漏，可能成为难以查找原因的热源；开放式的车间会是一个很好的“散热器”，有利于车间内的温度平衡。
4)恒温：在车间采用恒温设施，对保持精密机床的精度和加工精度非常有效，但能耗较高。
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2)工艺过程中的截热。在切削过程中，刀具或工件的一部分动能消耗在切削功中，而相当一部分转化为切削变形能和切屑与刀具之间的摩擦热，导致刀具、主轴和工件的发热，这些热量由大量切屑传导到机床的工作台和夹具上。它们将直接影响刀具和工件之间的相对位置。
3)冷却。冷却是针对机床温升的一种应对措施，如电机冷却、主轴冷却、基础结构冷却等。高端机床往往用冰箱强制冷却电控箱。
机床结构对温升的影响在机床热变形领域，讨论机床结构，通常是指结构、质量分布、材料性能和热源分布。结构影响机床的温度分布、热传导方向、热变形方向和匹配。
1)机床的结构。就总体结构而言，机床有立式、卧式、龙门式和悬臂式等。它们在热响应和稳定性方面有很大差异。比如带换挡的车床主轴箱温升可高达35，使主轴端抬起，热平衡时间需要2h左右。而斜床身式精密车铣机床内部热影响因素,机床有稳定的基础。整机刚性明显提高，主轴采用伺服电机驱动，去掉了齿轮传动部分，其温升一般小于15。
2)热源分布的影响。一般来说，机床中的热源是指电机。比如主轴电机，进给电机，液压系统，其实都是不完整的。电机的发热只是电机带负载时电流在电枢阻抗上消耗的能量，还有相当一部分能量被轴承、螺母、导轨的摩擦做功产生的发热所消耗。所以电机可以称为一级热源，轴承、螺母、导轨、芯片可以称为二级热源。热量是所有这些热源综合影响的结果。立柱移动式立式加工中心Y向进给过程中的温升和变形。y进给
时工作台未作运动，所以对X向的热变形影响很小。在立柱上，离Y轴的导轨丝杠越远的点，其温升越小。该机在Z轴移动时的情况则更进一步说明了热源分布对热变形的影响。Z轴进给离X向更远，故热变形影响更小，立柱上离Z轴电动机螺母越近，温升及变形也越大。3)质量分布的影响。质量分布对机床热变形的影响有三方面。其一，指质量大小与集中程度，通常指改变热容量和热传递的速度，改变达到热平衡的时间
其二，通过改变质量的布置形式，如各种筋板的布置，提高结构的热刚度，在同样温升的情况下，减小热变形影响或保持相对变形较小；
其三，则指通过改变质量布置的形式，如在结构外部布置散热筋板，以降低机床部件的温升。
材料性能的影响：不同的材料有不同的热性能参数(比热、导热率和线膨胀系数)，在同样热量的影响下，其温升、变形均有不同。
机床热性能的测试
1、机床热性能测试的目的控制机床热变形的关键是通过热特性测试，充分了解机床所处的环境温度的变化，机床本身热源及温度变化以及关键点的响应(变形位移)。测试数据或曲线描述一台机床热特性，以便采取对策，控制热变形，提高机床的加工精度和效率。
2、机床热变形测试的原理热变形测试首先需要测量若干相关点的温度，包含以下几方面：
1)热源：包括各部分进给电动机、主轴电动机、滚珠丝杠传动副、导轨、主轴轴承。
2)辅助装置：包括液压系统、制冷机、冷却和润滑位移检测系统。
3)机械结构：包括床身、底座、滑板、立柱和铣头箱体和主轴。在主轴和回转工作台之间夹持有铟钢测棒，在X、Y、Z方向配置了5个接触式传感器，测量在各种状态下的综合变形，以模拟刀具和工件间的相对位移。
3、测试数据处理分析机床热变形试验要在一个较长的连续时间内进行，进行连续的数据记录，经过分析处理，所反映的热变形特性可靠性很高。如果通过多次试验进行误差剔除，则所显示的规律性是可信的。主轴系统热变形试验中共设置了5个测量点，其中点1、点2在主轴端部和靠近主轴轴承处，点4、点5分别在铣头壳体靠近Z向导轨处。测试时间共持续了14h，其中前10h主轴转速分别在0～9000r/min范围内交替变速，从第10h开始，主轴持续以9000r/min高速旋转。
因此，我们可以得出以下结论：
1)该主轴的热平衡时间约1h左右，平衡后温升变化范围1.5℃；
2)温升主要来源于主轴轴承和主轴电动机，在正常变速范围内，轴承的热态性能良好；
3)热变形在X向影响很小；
4)Z向伸缩变形较大，约10m，是由主轴的热伸长及轴承间隙增大引起的；
5)当转速持续在9000r/min时，温升急剧上升，在2.5h内急升7℃左右，且有继续上升的趋势，Y向和Z向的变形达到了29m和37m，说明该主轴在转速为9000r/min时已不能稳定运行，但可以短时间内(20min)运行。机床热变形的控制由以上分析讨论，机床的温升和热变形对加工精度的影响因素多种多样，采取控制措施时，应抓住主要矛盾，重点采取一、二项措施，取得事半功倍的效果。在设计中应从4个方向入手：减少发热，降低温升，结构平衡，合理冷却。
