Trục chính điện tốc độ cao là thành phần cốt lõi của máy công cụ tốc độ cao và cũng là nguồn nhiệt chính của loại máy này. Trong máy công cụ tốc độ cao, độ cứng và độ chính xác của tất cả các bộ phận của đơn vị trục chính điện là cao hơn, tải trọng làm việc nhỏ, lỗi xử lý trục chính điện do lực cắt gây ra cũng tương đối nhỏ. Nhưng nhiệt của động cơ trong trục chính điện và nhiệt ma sát của ổ trục là không thể tránh khỏi, nếu không được xử lý đúng cách, biến dạng nhiệt kết quả sẽ làm giảm nghiêm trọng độ chính xác xử lý của máy công cụ. Do đó, trong máy công cụ tốc độ cao, đặc tính nhiệt của trục chính điện trở thành yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình xử lý, trực tiếp hạn chế việc cải thiện tốc độ quay của trục chính điện.

Nguồn nhiệt của trục chính điện tốc độ cao, biến dạng nhiệt của trục chính điện tốc độ cao chủ yếu là do sự nóng lên của động cơ và vòng bi trục chính. Trong quá trình gia công của máy công cụ, công suất đầu ra của động cơ là tổng công suất tiêu thụ khi không quay và công suất tiêu thụ khi cắt. Trong gia công tốc độ cao, nhiệt chuyển đổi từ tiêu thụ điện năng không khí của máy công cụ trở thành nguồn nhiệt chính của máy gia công tốc độ cao. Vòng bi trục chính trong hoạt động tốc độ cao, hiện tượng ma sát phức tạp tồn tại, làm tăng cường độ sưởi ấm, ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng nhiệt của hệ thống trục chính điện.

Đồng thời, do nhiệt động cơ được truyền đến ổ trục, nhiệt độ ổ trục tăng cao, làm tăng tốc độ mài mòn của ổ trục, gây mất độ chính xác, thậm chí có hiện tượng bỏng kết hợp kim loại trong trường hợp nghiêm trọng, dẫn đến hỏng ổ trục. Cường độ nhiệt của trục chính có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của hệ thống trục chính, loại ổ trục, cấu hình, lực pre-compact, chất bôi trơn và cách truyền tải. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng vòng bi tiếp xúc góc của quả bóng thép và quả bóng gốm có cùng kích thước và thông số kỹ thuật có giá trị tăng nhiệt độ tương tự ở tốc độ quay khác nhau, nhưng với sự gia tăng hơn nữa của tốc độ trục chính, sự gia tăng nhiệt độ của vòng bi tăng mạnh. Khi lực pre-thắt chặt của ổ đỡ tăng lên, lượng nhiệt của ổ đỡ cũng sẽ tăng nhanh. Ngoài ra, trong hệ thống bôi trơn dầu khí, dầu và khí được trộn lẫn với nhau để làm mát vòng bi, trong đó làm mát không khí chiếm một tỷ lệ lớn.

Cơ chế biến dạng nhiệt của trục chính, trục chính của máy công cụ khi làm việc dưới tác động của nguồn nhiệt bên trong và bên ngoài, và các nguồn nhiệt này thường không liên tục. Do điều kiện xử lý khác nhau, mức độ thay đổi cũng khác nhau, vật liệu, hình dạng và cấu trúc của các bộ phận khác nhau của trục chính, quán tính nhiệt của nó cũng khác nhau. Ngoài ra, sức đề kháng nhiệt của bề mặt kết hợp giữa các đầu nối, và điều kiện truyền nhiệt khác nhau trên bề mặt trục chính, làm cho trục chính hình thành một trường nhiệt độ phức tạp và thay đổi. Dưới tác động của trường nhiệt độ như vậy, vật liệu của các bộ phận trục chính tạo ra ứng suất nhiệt và dịch chuyển nhiệt, khác với các đặc tính vật lý của vật liệu, hình dạng của các bộ phận và trạng thái kết nối hỗ trợ, làm cho vấn đề biến dạng nhiệt của trục chính phức tạp hơn và gây khó khăn lớn cho việc nghiên cứu biến dạng nhiệt của trục chính. Trong quá trình xử lý, các nguồn nhiệt ảnh hưởng đến độ chính xác xử lý của máy công cụ có thể được chia thành hai loại: nguồn nhiệt bên trong và nguồn nhiệt bên ngoài.

Sự gia tăng nhiệt độ của hệ thống trục chính thường đề cập đến sự khác biệt giữa nhiệt độ khu vực điển hình và nhiệt độ môi trường xung quanh mà không có tải trọng bên ngoài và ảnh hưởng của nguồn nhiệt bên ngoài. Trong kỹ thuật, vòng ngoài của vòng bi phía trước trục chính thường được sử dụng làm khu vực điển hình để đo sự gia tăng nhiệt độ của hệ thống. Nhiệt độ hệ thống tăng cao hơn, biến dạng nhiệt của bộ phận càng lớn, khả năng mất độ chính xác càng lớn và đặc tính trạng thái nhiệt của hệ thống càng kém. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác làm việc của hệ thống trục chính không phải là sự gia tăng nhiệt độ, mà là sự phân bố của trường nhiệt độ, tức là tính đối xứng và gradient nhiệt độ của trường nhiệt độ đối với trục trục chính. Trong quá trình tăng nhiệt độ, trục chính sẽ mở rộng theo trục và vị trí trung tâm của ổ đỡ phía trước và phía sau của trục chính sẽ thay đổi theo hướng xuyên tâm. Vì đường kính và tải trọng của hỗ trợ phía trước thường lớn hơn hỗ trợ phía sau, và lượng nhiệt của hỗ trợ phía trước cũng lớn hơn hỗ trợ phía sau, do đó, nhiệt độ của ổ đỡ phía trước và tường hộp phía trước cũng cao hơn so với ổ đỡ phía sau và tường hộp phía sau, và đầu làm việc của trục chính sẽ dịch chuyển xuyên tâm do biến dạng nhiệt, dẫn đến hiện tượng đầu.

Tản nhiệt của trục chính điện tốc độ cao, dưới tác động của nguồn nhiệt bên trong và bên ngoài, nhiệt độ của các bộ phận của trục chính điện tốc độ cao là khác nhau, và nhiệt luôn được truyền từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp. Có ba cách truyền nhiệt cơ bản tồn tại cho trục chính điện. Phần lớn nhiệt do stato tạo ra được lấy đi bởi nước làm mát hoặc dầu thông qua đối lưu và một phần nhỏ được truyền qua đối lưu và bức xạ đến không khí xung quanh stato: nhiệt do rôto tạo ra một phần được truyền trực tiếp đến trục chính và ổ trục bằng cách dẫn nhiệt và một phần khác được truyền qua đối lưu và bức xạ.

Hệ thống làm mát trao đổi nhiệt dầu stator động cơ, trục chính điện tốc độ cao thường sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt dầu nước, bơm dầu liên tục xuất ra dầu làm mát với lưu lượng lớn, thông qua khe xoắn ốc của tay áo làm mát stator động cơ và stator động cơ tạo ra trao đổi nhiệt, sau đó thông qua mạch đầu ra và trao đổi nhiệt với nước, để dầu chảy trở lại bể dầu sau khi làm mát, để đạt được làm mát tuần hoàn. Hệ thống bôi trơn dầu-khí của ổ trục chính là sử dụng khí nén áp suất nhất định và một lượng nhỏ dầu bôi trơn được trộn trong một đường ống có chiều dài nhất định. Thông qua dòng chảy của khí nén trong đường ống, thúc đẩy dòng chảy liên tục của dầu bôi trơn dọc theo tường bên trong của đường ống, vận chuyển hỗn hợp dầu khí đến vòi phun được lắp đặt gần ổ đỡ, sau đó phun vào điểm tiếp xúc của vòng bi và thân lăn thông qua vòi phun để đạt được bôi trơn và làm mát.

Truyền nhiệt giữa trục chính điện và không khí xung quanh, động cơ trục chính tốc độ cao làm việc với bề mặt nóng hơn, do đó, trao đổi nhiệt đối lưu tự do xảy ra dưới tác động của sự khác biệt nhiệt độ lớn hơn, và trao đổi nhiệt bức xạ cũng tồn tại. Để giảm ảnh hưởng của nhiệt đến hiệu suất trục chính, đặc biệt là hiệu suất của vòng bi trục chính, trong quá trình thiết kế cấu trúc, vòng làm mát được lắp đặt giữa rôto và vòng bi của động cơ trục chính, có thể giảm hiệu quả ảnh hưởng của nhiệt động cơ đến vòng bi trục chính và kéo dài tuổi thọ của vòng bi.