机床部件因热产生变形而导致的热误差,是影响高端数控机床精度稳定性的重要因素之一。误差补偿法具有实施成本低、适用范围广等优势,是抑制机床热误差最常用的一种方法。而建立高精度、强鲁棒性的预测模型是实施误差补偿的基础。相比于机床主轴来说,进给轴的热源构成更复杂、热变形规律难以捉摸,所以建模及补偿的难度更大。对于进给轴的热误差建模来说,相比于数据驱动建模法,机理驱动建模法具有所需传感器少、鲁棒性强等优势。因此,本文基于机理驱动建模法研究一种新颖的进给轴热误差自适应补偿方法,旨在进一步增强热误差补偿的鲁棒性。主要研究工作如下:基于数值分析的进给轴热变形机理研究。进给轴的热变形是由多个热源共同激励导致的,且其产生热变形的过程中还存在非常复杂的热力耦合作用。为此,本文通过数值分析的方法,分别揭示了丝杠在不同热源单独激励下的热伸长响应过程、不同热源共同激励下的热伸长响应过程和热力耦合作用以及预拉伸处理后的丝杠的热伸长响应过程。多时变动态热源激励下的进给轴热误差建模。基于机理驱动建模法对热误差建模的难点在于,如何更准确地反映进给轴的传热升温和热变形的动态过程。为此,基于丝杠微元的瞬态传热机理分析,建立了一种多时变动态热源激励下的丝杠迭代式热误差预测模型。当边界条件确定时,将最多2个温度敏感测点采集的温度值导入到模型中,即可通过迭代计算出丝杠在任意位置、任意时刻的误差补偿量。考虑丝杠螺母副短期摩擦特性变化的热误差自适应补偿方法。所建立的热误差预测模型中,存在一个丝杠微元单次摩擦生热系数Q,它反映了丝杠螺母副的摩擦生热能力。Q通过参数辨识的方法确定之后,无法根据机床状态的变化实时做出调整。为此,建立了一种自适应调整模型,并结合传热机理驱动的热误差预测模型提出了一种新颖的进给轴热误差自适应补偿方法。该方法的自适应功能启用时,能够根据丝杠的短期摩擦特性变化,实时对Q进行自适应修正。热误差自适应补偿方法的试验验证。在立式加工中心上对所建立的多时变动态热源激励下的进给轴热误差预测模型的补偿效果进行了试验验证,并通过试验和仿真分析的方法对所提出的自适应补偿方法的自适应功能进行了验证。结果表明,该自适应补偿方法将机床进给轴误差波动范围从-25.1~-0.6μm降低到了-6.8~0.6μm,降幅为70%。与此同时,有效解决了丝杠螺母副短期摩擦特性变化引起的热误差补偿精度降低的问题。