随着数控机床整机及零部件设计、制造、装配和材料等相关技术的不断进步，几何误差、刀具磨损、伺服等误差在数控机床整体误差中所占的比例逐渐减小。在高速极端加工条件下，热变形日益成为影响机床加工精度的重要因素。
大量研究与加工实践表明，对于高速机床，由热变形引起的加工制造误差所占的比例为40%~70%，热问题已成为影响机床精度的关键因素。为了减小机床热变形对加工精度和精度稳定性的影响，需要从设计、制造和使用等方面进行综合分析与优化。减少机床热误差的主要方法有两种：一是在设计阶段提高机床的热特性；二是在运行阶段对机床进行热误差补偿。目前的是在数控系统中根据热变形进行热误差补偿。热误差补偿法在范围内可提高加工精度，有助于降低设计制造成本。但是，它是一种被动的和事后补偿的方法，其补偿范围和性具有的限制。当一个机床的热特性比较差的时候，仅靠事后的热补偿是无法满足加工精度要求的。
要提高机床的精度和热性能，在设计阶段，从提高机床的热特性、热刚度入手，实现机床的主动热控，从根本上提高机床的热性能。虽然人们自20世纪40年代就已开始对机床热特性进行研究，但是由于传统机床在精度和速度上没有现代制造要求的这么高，热问题不严重，且由于机床及其部件类型和负载的多样性、结构的复杂性以及机床温度场和热变形受多种因素的影响，故其研究一般都是针对具体机床，采用实验研究法或数值模拟法，分析机床的各种热源及其对机床温度场的影响，在机床热设计方面就形成了“头疼医头、脚疼医脚”的现象，没有形成系统的理论、方法和分析工具，这显然与当前机床高速发展的要求不相适应。
机床热设计的核心目标是额定限度地控制温升，减小热变形，为部件级、组件级和系统级提供良好的热环境，它们在的热环境下，按预定的要求地工作。机床热设计一般分为两大类，一类是机床结构的热平衡与优化设计技术，另一类是机床冷却技术。
热容量平衡设计也是热变形的方法。它是根据机床各部件热容量的不同，对局部热容量大的部件采取的措施来控制和减少其温升，使它与热容量较小的部位不致产生较大的温差，尽量达到它们之间的热平衡，从而使机床整体的热变形减少。合理地设计机床散热板有利于平衡部件之间的温度场。
此外，机床热结构优化技术还包括反变形技术，另外，使用花岗岩、陶瓷、混凝土、玻璃钢等新材料也可以减少热变形。用反变形来抵消热变形的不良影响是一种简单易行的方法。呼和浩特第三机床厂以某平面磨床为例，在加工时主动对机床导轨采用中凸结构，很好地提高了磨床加工精度的稳定性。机床热设计的另外一种重要方法就是设计的冷却系统，通过控制机床的温度变化来提高机床的精度。
机床热特性分析技术是实现机床热设计的基础。机床热特性分析通常采用实验研究方法和数值模拟法。实验研究方法一般用红外热像仪、热电偶、激光干涉仪和微位移传感器等测量仪器，进行机床空运转综合试验、分离热源试验和磨削试验确定主要热源，并测量各内热源作用下机床各部件的温升、温度场变化、热变形和达到热平衡的时间。
因为机床热误差并不是仅仅和机床某一点的温度变化呈线性对应关系，而是受到各热源的综合作用，并和机床的整体温度变化有关，因此，在机床上布置多个测点，并通过数据处理分析找到和热变形相关性好的重要测点，即热关键点。
如何选择的传感器和较佳测量位置，并能额定程度地和机床的热变形误差相对应呢?通常采用两种实验方法来确定机床的热关键点，一是根据实验数据计算热变形量与各测量位置温度变化之间的相关系数，去掉相关系数小的点；二是分析温度变化曲线，剔除提供重复信息和处于不敏感位置的测温点。
