隨著數控機床整機及零部件設計、制造、裝配和材料等相關技術的不斷進步，幾何誤差、刀具磨損、伺服等誤差在數控機床整體誤差中所占的比例逐漸減小。在高速極端加工條件下，熱變形日益成為影響機床加工精度的重要因素。
大量研究與加工實踐表明，對于高速機床，由熱變形引起的加工制造誤差所占的比例為40%~70%，熱問題已成為影響機床精度的關鍵因素。為了減小機床熱變形對加工精度和精度穩定性的影響，需要從設計、制造和使用等方面進行綜合分析與優化。減少機床熱誤差的主要方法有兩種：一是在設計階段提高機床的熱特性；二是在運行階段對機床進行熱誤差補償。目前的是在數控系統中根據熱變形進行熱誤差補償。熱誤差補償法在范圍內可提高加工精度，有助于降低設計制造成本。但是，它是一種被動的和事后補償的方法，其補償范圍和性具有的限制。當一個機床的熱特性比較差的時候，僅靠事后的熱補償是無法滿足加工精度要求的。
要提高機床的精度和熱性能，在設計階段，從提高機床的熱特性、熱剛度入手，實現機床的主動熱控，從根本上提高機床的熱性能。雖然人們自20世紀40年代就已開始對機床熱特性進行研究，但是由于傳統機床在精度和速度上沒有現代制造要求的這么高，熱問題不嚴重，且由于機床及其部件類型和負載的多樣性、結構的復雜性以及機床溫度場和熱變形受多種因素的影響，故其研究一般都是針對具體機床，采用實驗研究法或數值模擬法，分析機床的各種熱源及其對機床溫度場的影響，在機床熱設計方面就形成了“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的現象，沒有形成系統的理論、方法和分析工具，這顯然與當前機床高速發展的要求不相適應。
機床熱設計的核心目標是額定限度地控制溫升，減小熱變形，為部件級、組件級和系統級提供良好的熱環境，它們在的熱環境下，按預定的要求地工作。機床熱設計一般分為兩大類，一類是機床結構的熱平衡與優化設計技術，另一類是機床冷卻技術。
熱容量平衡設計也是熱變形的方法。它是根據機床各部件熱容量的不同，對局部熱容量大的部件采取的措施來控制和減少其溫升，使它與熱容量較小的部位不致產生較大的溫差，盡量達到它們之間的熱平衡，從而使機床整體的熱變形減少。合理地設計機床散熱板有利于平衡部件之間的溫度場。
此外，機床熱結構優化技術還包括反變形技術，另外，使用花崗巖、陶瓷、混凝土、玻璃鋼等新材料也可以減少熱變形。用反變形來抵消熱變形的不良影響是一種簡單易行的方法。呼和浩特第三機床廠以某平面磨床為例，在加工時主動對機床導軌采用中凸結構，很好地提高了磨床加工精度的穩定性。機床熱設計的另外一種重要方法就是設計的冷卻系統，通過控制機床的溫度變化來提高機床的精度。
機床熱特性分析技術是實現機床熱設計的基礎。機床熱特性分析通常采用實驗研究方法和數值模擬法。實驗研究方法一般用紅外熱像儀、熱電偶、激光干涉儀和微位移傳感器等測量儀器，進行機床空運轉綜合試驗、分離熱源試驗和磨削試驗確定主要熱源，并測量各內熱源作用下機床各部件的溫升、溫度場變化、熱變形和達到熱平衡的時間。
因為機床熱誤差并不是僅僅和機床某一點的溫度變化呈線性對應關系，而是受到各熱源的綜合作用，并和機床的整體溫度變化有關，因此，在機床上布置多個測點，并通過數據處理分析找到和熱變形相關性好的重要測點，即熱關鍵點。
如何選擇的傳感器和較佳測量位置，并能額定程度地和機床的熱變形誤差相對應呢?通常采用兩種實驗方法來確定機床的熱關鍵點，一是根據實驗數據計算熱變形量與各測量位置溫度變化之間的相關系數，去掉相關系數小的點；二是分析溫度變化曲線，剔除提供重復信息和處于不敏感位置的測溫點。
