齿轮是机械领域应用最为广泛的一种零件,目前齿轮的制造工艺多种多样,采用插齿刀作为加工刀具的齿轮插削工艺是十分常见的一种方法。作为加工刀具的插齿刀,其自身的设计制造水平一直是制约插齿加工工艺发展的重要因素之一,在实际磨齿加工中由于插齿刀构型因素影响,常用的大平面砂轮磨齿机在加工时存在着齿宽、螺旋角、模数等多方面限制。此外,对于具有修形要求的硬质合金插齿刀,磨削时砂轮难以进行修整,在时间及成本方面都不占优势。本文分析插齿刀磨削加工机理,采用锥面砂轮按展成法磨齿,从分析磨齿加工运动关系入手,通过求解加工运动参数,最终完成目标插齿刀齿侧面的磨削,而对于具有修形要求的插齿刀同样采用该方法,仅通过运动控制,无需对砂轮进行任何修整即可完成修形齿面的磨削,至此本课题主要进行了以下几方面的研究工作:1)研究了展成法磨齿理论,根据齿轮啮合原理建立了锥面砂轮磨齿的数学模型,通过坐标转换以及曲面共轭理论,求解出未修形直齿插齿刀的离散加工运动参数;2)分析了齿面修形的一般方法,采用抛物线作为齿廓修形曲线,推导了插齿刀齿廓修形齿面方程,并以此为加工目标求解了相应的磨齿加工离散运动参数;3)在MATLAB中完成了磨齿加工参数的求解计算,编制了基于Matlab GUI的计算软件界面,仅需通过插齿刀参数及砂轮参数的输入,即可完成磨齿加工运动参数的求解;4)参考实际磨齿机床结构以及锥面砂轮磨削时各轴的运动关系,基于VERICUT仿真软件搭建了适用于本课题的虚拟插齿刀磨削机床,根据运动参数求解数据编制了磨削插齿刀的数控宏程序,在仿真环境下完成了插齿刀齿面的磨削加工;5)基于VERICUT软件“自动比较”功能完成了仿真加工正确性的验证,并通过三维软件完成了加工后插齿刀齿侧面代表位置处的齿形误差测量,验证了本课题齿面磨削方法的可行性;6)在不改变锥面砂轮参数的前提下,通过求解离散加工运动参数并编制相应的数控宏程序,在VERICUT中实现了齿廓修形插齿刀的仿真加工,与标准插齿刀模型进行对比,得到了齿廓相较于理论渐开线的偏差数据。本课题采用锥面砂轮按展成法磨削插齿刀齿面,不对砂轮进行任何修整,完成了未修形直齿插齿刀及齿廓修形插齿刀的齿面磨削,根据仿真加工及误差分析结果,验证了所提磨齿方法的可行性,在不改变砂轮形状的情况下仅通过磨齿运动控制即可完成未修形插齿刀及齿廓修形插齿刀的齿面磨削。