항공기부품가공용 공작기계 가공오차의 주요원인인 열변위는 공작기계 내부 열원과 주위 온도 변화에 의해 발생하며 가공 정도 저하에 많은 영향을 준다. 본 논문에서는 공작기계 헤드프레임에서 온도와 열에 의한 변형량을 측정하여 이에 대한 상관관계를 회귀분석으로 모델링 하고, 열변위 보정 장치 및 보정 시스템을 이용하여 정도 보정 방법을 제안 하였다. 열변위 보정에 대한 검증으로 머시닝센터에서 가공실험을 실시하여 열변위 보정 전 최대 79.0㎛ 의 가공오차가 보정 후 13.2㎛ 이내로 감소되어 가공정밀도가 83.3% 향상되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 절삭 부하 가공에서의 열변위 보정에서는 주변 온도 변화가 열변위에 영향력이 높은 변수임을 확인 할 수 있었다.