高檔數(shù)控機(jī)床是航空航天、汽車及船舶等產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必需品；也是我國(guó)數(shù)控加工行業(yè)邁向國(guó)際化水平的必要前提。我國(guó)發(fā)布的《中國(guó)制造2025》已將高檔數(shù)控機(jī)床列為中國(guó)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。而我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床仍依賴進(jìn)口，缺少掌握核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力的機(jī)床企業(yè)，難以滿足我國(guó)由機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)向生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的實(shí)際需求。造成這種困局的主要原因在于，國(guó)產(chǎn)機(jī)床加工精度低或難以長(zhǎng)期保持較高加工精度。對(duì)于高檔數(shù)控機(jī)床而言，由于高速驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通傳統(tǒng)機(jī)床，及其配套的各部件、單元加工精度，裝配精度以及自身剛度都較高，使得幾何誤差、控制誤差以及力誤差所占比例大幅減小，此時(shí)熱誤差占總誤差的比例甚至能夠超過(guò)75%。因此，解析熱誤差產(chǎn)生機(jī)理就成為目前高檔數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域亟須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。作為數(shù)控機(jī)床核心組件之一，主軸單元直接與刀具或者工件相連，其熱誤差將直接影響工件加工質(zhì)量。解析主軸單元熱誤差形成機(jī)理需要從主軸單元主要熱源之一—軸承出發(fā)，綜合考慮單元組件溫度場(chǎng)分布規(guī)律，探索刀尖與工件之間的相對(duì)位置變化規(guī)律。同時(shí)，為使主軸單元保持長(zhǎng)期的高精度，對(duì)于軸承性能調(diào)控研究同樣必不可少。目前主軸單元廣泛采用的軸承類型是能夠同時(shí)承受徑向力、軸向力，適用于高轉(zhuǎn)速的角接觸球軸承。因此主軸單元熱誤差研究需要緊密結(jié)合角接觸球軸承的服役特性，并考慮主軸單元組件的熱膨脹規(guī)律開(kāi)展研究。本書(shū)以主軸熱誤差為研究對(duì)象，從影響支承軸承運(yùn)行特性的關(guān)鍵參數(shù)—軸承預(yù)緊力著手，分析存在的主軸熱誤差影響因素及規(guī)律，通過(guò)仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法開(kāi)展研究。首先從軸承擬靜力學(xué)分析出發(fā)，特別求解了軸承套圈與滾動(dòng)體之間的載荷變形系數(shù)與軸承接觸角之間的函數(shù)關(guān)系，分析、計(jì)算了支承軸承功率損耗，以及主軸單元溫度場(chǎng)、主軸熱變形仿真，分析得到了主軸轉(zhuǎn)速、軸承預(yù)緊力對(duì)主軸刀尖位置偏移量的影響規(guī)律；其次，分析了支承軸承在切削力及自身安裝誤差作用下的溫度場(chǎng)分布，分析了不同切削力作用下的軸承溫度場(chǎng)，以及建立了不同平行不對(duì)中情況下的軸承運(yùn)行模型，并完成了軸承溫度場(chǎng)仿真分析；再次，搭建了主軸單元測(cè)試平臺(tái)，并完成了不同轉(zhuǎn)速及軸承預(yù)緊力下的主軸刀尖熱偏移量測(cè)量，對(duì)比仿真結(jié)果得到了一些可靠的研究結(jié)果，通過(guò)光纖光柵溫度傳感器分布測(cè)量了軸承在不同方向作用力下的溫度場(chǎng)分布，驗(yàn)證了切削力對(duì)軸承溫度場(chǎng)的影響作用，然后完成了上述主軸單元在支承軸承平行不對(duì)中情況下的試驗(yàn)分析，驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性；最后，基于多種軸承運(yùn)行特性完成了主軸支承軸承預(yù)緊力優(yōu)化，及熱誘導(dǎo)預(yù)緊力測(cè)試與補(bǔ)償。本書(shū)是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“多復(fù)雜因素耦合作用下航發(fā)主軸軸承潤(rùn)滑失效機(jī)理研究”（項(xiàng)目編號(hào)：52205096）的支持下，總結(jié)了編者在主軸單元熱誤差與角接觸球軸承服役性能方面相關(guān)的研究成果，希望本書(shū)能夠?yàn)槲覈?guó)高檔數(shù)控機(jī)床熱誤差研究與角接觸球軸承性能調(diào)控等方向感興趣的科研及技術(shù)人員、高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供有益參考。參加本書(shū)編寫(xiě)的有董艷方，陳非凡，盧團(tuán)良，馬亞飛，何愷等，本書(shū)由董艷方統(tǒng)稿。邱明教授提供了專業(yè)性幫助，在此表示由衷的感謝。由于編者知識(shí)面和水平有限，因此本書(shū)雖經(jīng)反復(fù)修改和整理，但其內(nèi)容的深度與廣度，特別是理論知識(shí)方面，仍深感不足，其中存在不妥之處一定在所難免，懇請(qǐng)各位讀者不吝賜教，編者將不勝感激。