高檔數(shù)控機床是航空航天、汽車及船舶等產業(yè)升級的必需品；也是我國數(shù)控加工行業(yè)邁向國際化水平的必要前提。我國發(fā)布的《中國制造2025》已將高檔數(shù)控機床列為中國制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略十大重點領域之一。而我國高檔數(shù)控機床仍依賴進口，缺少掌握核心知識產權、具有國際競爭力和影響力的機床企業(yè)，難以滿足我國由機床生產大國向生產強國轉變的實際需求。造成這種困局的主要原因在于，國產機床加工精度低或難以長期保持較高加工精度。對于高檔數(shù)控機床而言，由于高速驅動單元產生的熱量遠遠高于普通傳統(tǒng)機床，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，此時熱誤差占總誤差的比例甚至能夠超過75%。因此，解析熱誤差產生機理就成為目前高檔數(shù)控機床領域亟須解決的關鍵問題。作為數(shù)控機床核心組件之一，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量。解析主軸單元熱誤差形成機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分布規(guī)律，探索刀尖與工件之間的相對位置變化規(guī)律。同時，為使主軸單元保持長期的高精度，對于軸承性能調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承受徑向力、軸向力，適用于高轉速的角接觸球軸承。因此主軸單元熱誤差研究需要緊密結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)律開展研究。本書以主軸熱誤差為研究對象，從影響支承軸承運行特性的關鍵參數(shù)—軸承預緊力著手，分析存在的主軸熱誤差影響因素及規(guī)律，通過仿真與試驗相結合的方法開展研究。首先從軸承擬靜力學分析出發(fā)，特別求解了軸承套圈與滾動體之間的載荷變形系數(shù)與軸承接觸角之間的函數(shù)關系，分析、計算了支承軸承功率損耗，以及主軸單元溫度場、主軸熱變形仿真，分析得到了主軸轉速、軸承預緊力對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分布，分析了不同切削力作用下的軸承溫度場，以及建立了不同平行不對中情況下的軸承運行模型，并完成了軸承溫度場仿真分析；再次，搭建了主軸單元測試平臺，并完成了不同轉速及軸承預緊力下的主軸刀尖熱偏移量測量，對比仿真結果得到了一些可靠的研究結果，通過光纖光柵溫度傳感器分布測量了軸承在不同方向作用力下的溫度場分布，驗證了切削力對軸承溫度場的影響作用，然后完成了上述主軸單元在支承軸承平行不對中情況下的試驗分析，驗證了所建模型的準確性；最后，基于多種軸承運行特性完成了主軸支承軸承預緊力優(yōu)化，及熱誘導預緊力測試與補償。本書是在國家自然科學基金項目“多復雜因素耦合作用下航發(fā)主軸軸承潤滑失效機理研究”（項目編號：52205096）的支持下，總結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的研究成果，希望本書能夠為我國高檔數(shù)控機床熱誤差研究與角接觸球軸承性能調控等方向感興趣的科研及技術人員、高校相關專業(yè)學生提供有益參考。參加本書編寫的有董艷方，陳非凡，盧團良，馬亞飛，何愷等，本書由董艷方統(tǒng)稿。邱明教授提供了專業(yè)性幫助，在此表示由衷的感謝。由于編者知識面和水平有限，因此本書雖經(jīng)反復修改和整理，但其內容的深度與廣度，特別是理論知識方面，仍深感不足，其中存在不妥之處一定在所難免，懇請各位讀者不吝賜教，編者將不勝感激。