一种数控滚齿机热变形误差补偿方法，其具体步骤是：1.数控滚齿机在加工过程中，采用温度与位移传感器在线检测出温度与热变形位移变量值，2.运用模糊聚类分析方法，计算出温度与位移变量线性相关系数，对温度变量进行分类优选，确定出建模所用的位移变量Xi与优选的p个温度自变量T1、T2、T3、…、Tp，3.采用多元线性回归-最小二乘法，建立热误差与温度变量的数学模型，4.通过零编程系统来实现数控滚齿机热变形误差在线实时补偿。本发明的方法解决了数控滚齿机加工齿轮的热变形误差问题，通过对数控滚齿机进行在线实时误差补偿，从而提高齿轮加工质量、精度和效率，减少废品率，节约成本和缩短加工周期。