铣头作为机床主轴的主要载体,其性能对于机床加工的工件表面质量和精度有直接影响。随着机床主轴精密程度的提高,内部部件趋于集成化,在工作过程中必然会产生大量的热量,使得主轴前端产生热变形,定位发生偏差,加工精度降低,甚至导致机械故障。未来的机床铣头加工系统将面临更高的机械载荷和热载荷等挑战,亟需解决高速化和结构集成化带来的温度升高等难题,而热误差补偿是一种有效的方法,因此有必要对其进行热特性分析及热误差建模研究。本文以双摆角数控铣头为研究对象,对其内部进行热特性分析,采用有限元方法对铣头进行仿真分析,并搭建热变形试验平台采集数据,建立热误差模型,研究结果可为双摆角数控铣头的热误差补偿和优化设计提供理论基础和技术支持,有望在实际加工中得到有效的应用和推广。首先,根据铣头的基本结构,对铣头的热特性进行分析;利用企业提供的材料属性参数,计算主要热源的发热量,包括对轴承摩擦生热和电机工作时产生热量的计算,并探究铣头内部的主要传热方式,计算不同交换形式的散热系数,为仿真分析提供基础。其次,建立铣头模型,利用有限元分析方法,根据边界载荷参数,对双摆角铣头进行稳态和瞬态仿真分析,获得铣头温度场分布和受热变形情况;分析仿真结果,探究铣头内部的受热变化规律,并确定铣头温度敏感区,为铣头的温度测点设置提供依据。再次,分析铣头主轴的热变形原理,探讨其对加工精度的影响;根据仿真分析所得的温度敏感区设置温度传感器,在主轴前端设置位移传感器,搭建热变形试验平台,设计试验工况和环境条件;采集和分析铣头的温度数据和位移数据,并与仿真结果进行对比,探究机身温度和位移随时间的变化规律。最后,应用KHM和GRA方法,优化铣头的温度测点,同时减小温度变量之间的相关性对预测模型的精度和鲁棒性的影响;建立铣头的LSTM-CNN热误差模型,并与传统的热误差模型相比较,验证所建模型的预测精度;通过试验所得的数据,将温度和位移数据进行曲面拟合,验证模型的鲁棒性;通过再次进行机上热误差试验验证模型的正确性,为铣头的热误差补偿提供基础。