高档数控机床是工业现代化的基石，是衡量一个国家制造业水平、综合国力的重要标志。经过国内外学者多年的研究表明，数控机床热误差是导致数控机床加工误差的主要原因，其引起的加工误差占机床整体误差的30%-70%。因此，减小数控机床的热误差对于提升机床加工精度具有重大的意义。热误差补偿最经济快捷的方式就是通过建模软件补偿，其中热误差建模是热误差补偿的核心技术。本文系统介绍了数控机床热误差补偿中实验数据的采集、温度敏感点筛选、热误差模型建立和热误差补偿技术四大关键技术。论文主要包括以下内容：1）开发高精度热误差集成测量系统，实现温度和热位移的集成实时在线自动采集、在线数据分析、自动生成报表等功能。2）提出了温度敏感点科学性确定方法，通过综合模糊聚类算法和灰色关联度分析法对温度测点进行筛选。保证了在满足精度的条件下，达到温度传感器最少化布置特点。3）提出了数控机床热误差稳健性建模方法，通过对多元线性回归模型、最小一乘法、时间序列中滞后模型和高次滞后模型的建模分析比对，针对机床各轴予稳健性分析，以确定最佳算法选择。4）开发了热误差补偿控制系统，运用数控机床坐标原点偏移原理，实现热误差补偿系统与数控系统的在线通信实现热误差补偿，并通过热矩阵切屑实验验证其补偿效果，最后通过机械工业机床产品质量检测中心（昆明）的鉴定。