本文以上海仪表机床厂所生产的CK6430型数控车床主轴为研究对象，对主轴误差产生机理进行了分析和归类，分析了主轴的热特性并进行了主轴热误差补偿研究，通过外部补偿器与机床数控系统的交互，实现了对误差的补偿，达到了提高机床加工精度的目的。本文的主要内容包括：　　(1)对数控机床主轴热误差的误差元素进行了分类和机理分析，归纳出主轴的综合径向误差以及综合轴向误差，并介绍了主轴误差测量的方法。随后在传热学基础上对主轴的热特性进行了分析，得到主轴主要热源热载荷以及主轴与周围空气热对流的计算方法，并采用有限元方法对主轴由于主轴箱以及轴承的不均匀热变形而产生的热误差进行了仿真分析，验证了之前对于主轴热误差的产生机理的分析。　　(2)通过有限元仿真的方法分析了主轴综合热误差与主轴箱上温度测点的热迟滞效应，并根据仿真结果对温度测点进行了分类，分为超前测点和滞后测点，并提出采用超前测点的温度数据建立主轴热误差的分布同步模型，对超前测点的温度数据做时间上的人为滞后处理，使之与热误差数据具有更好相关性和同步性，从而在建模时得到更高的精度。　　(3)完善了课题所开发的用于数控机床热误差补偿的补偿系统，通过叙述其架构和与数控机床通讯交互方式介绍了其工作原理，并进行了热误差测量模块的硬件选型，以及针对数控机床主轴误差补偿系统测量模块软件的开发。　　(4)针对所提出的主轴热误差与主轴箱温度数据的热迟滞效应进行了实验，实验结果充分证实了迟滞效应的存在，对实验结果进行了相关性分析，结果表明通过人为地消除该迟滞效应可以得到相关性更高的热误差建模数据。　　(5)采用所提出的主轴热误差分布同步模型对CK6430型数控车床进行了主轴热误差的补偿实验，实验结果证实了模型的有效性和精确性，70%的误差得到了补偿和消除，主轴热误差被控制在5μm以内。