在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下，常產(chǎn)生復(fù)雜的熱變形，破壞了工件與刀具間相對的正確位置或使相對運(yùn)動關(guān)系發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)的熱變形對于精密加工、大型零件加工、數(shù)控加工，常常有舉足輕重的影響。引起工藝系統(tǒng)受熱變形的熱源主要有兩大類:內(nèi)部熱源(切削熱和摩擦熱)和外部熱源(環(huán)境溫度的變化和熱輻射)。
1. 內(nèi)部熱源
1) 切削熱。切削熱是由切削過程中切削層金屬的彈性、塑性變形，刀具與工件、切屑間的摩擦所產(chǎn)生的。這些熱量以不同形式及比例傳給工件、刀具、夾具、切屑及周圍介質(zhì)。
2) 摩擦熱。摩擦熱主要是由機(jī)床和液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的，如電動機(jī)、軸承、齒輪等傳動副、導(dǎo)軌副、液壓泵、閥等運(yùn)動部分產(chǎn)生的摩擦熱。這些摩擦熱將導(dǎo)致機(jī)床有關(guān)零件、部件的溫度升高，其升溫程度因相對熱源位置不同而有所區(qū)別。即使同一個(gè)零件，其各部位的溫升也可能有所不同。摩擦熱是機(jī)床變形的主要熱源。
2. 外部熱源
1) 環(huán)境溫度。周圍環(huán)境的溫度隨氣溫及晝夜溫度的變化而變化，局部室溫、空氣對流、冷風(fēng)、熱風(fēng)以及地基溫度的變化等都會使工藝系統(tǒng)的溫度發(fā)生變化，從而影響工件的加工精度。特別對于加工大型精密工件時(shí)，其影響更為明顯。
2) 熱輻射。在加工過程中，陽光、照明、取暖設(shè)備等都產(chǎn)生輻射熱，這種外來熱源也會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形。
3. 熱平衡狀態(tài)
工藝系統(tǒng)受熱源影響，溫度逐漸升高，與此同時(shí)，其熱量通過各種傳導(dǎo)方式向周圍散發(fā)。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)的熱量傳入與傳出相等時(shí)，溫度不再升高，這時(shí)工藝系統(tǒng)就達(dá)到熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)各部分的溫度就保持在一個(gè)相對固定的數(shù)值上，因而各部分熱變形也就相應(yīng)地趨于穩(wěn)定。圖1所示為熱平衡狀態(tài)溫度和時(shí)間曲線圖。
