本文在国家科技重大项目数控专项《航天复杂结构件高档数控加工示范工程》、国家自然科学基金项目《基于网络群控的多轴数控机床多误差动态实时补偿》的支持下，以上海航天设备制造总厂的VDM75三轴立式加工中心为主要研究对象，详细描述了其热误差机理分析及结构优化、综合误差建模、误差元素测量与建模方法、基于虚拟仪器的误差补偿等内容。主要内容有以下几个方面：1、基于ANSYS有限元分析软件对VDM75加工中心建立了有限元模型，分析了机床的热源及发热量的计算方法。将机床热源作为边界条件施加在有限元模型上进行温度场以及变形场的分析计算。有限元分析的结果可以作为误差补偿的依据，另外根据变形场的分布情况可以依据热对称的原理对机床结构进行优化设计，以达到误差预防的目的，减小机床的原始误差。2、介绍了本文所研究的加工中心VDM75的结构及参数，并针对其各个运动轴进行了误差分析，确定了该加工中心的26项误差元素。通过齐次坐标变换的方法进行了刀具坐标系与工件坐标系之间的转换，得到了误差综合模型。3、介绍了定位误差和主轴热漂移误差的测量方法，以及温度变量的采集模块，包括其软硬件结构。然后针对这两项误差采取了不同的建模策略建立其模型。对于定位误差，将其分离为几何误差部分和热误差部分分别进行建模，几何部分仅与位置有关，采用多项式拟合，而热误差部分的斜率与温度有关，采用主成分分析方法对温度变量进行简化后再依据最小二乘原理建立斜率部分的模型，最后叠加得到几何与热误差的综合模型。而针对主轴热漂移误差，由于其仅与温度有关，采用主成分分析方法对温度变量进行简化，然后采用BP神经网络方法对模型进行训练，最终得到主轴热漂移误差的模型。4、开发基于虚拟仪器的误差实时补偿系统，包括其软硬件结构。利用FANUC系统自带的扩展的外部坐标原点偏移补偿功能集合补偿系统实施了补偿实验，对补偿前后的误差进行了对比，验证了误差补偿的效果。