随着我国绿色制造战略的不断推进和深入发展,新型制造工艺及技术装备的创新与应用成为提升我国绿色制造技术水平的重要途径。齿轮是一种量大面广的基础零部件,滚切工艺是其齿部成形的主要工艺,材料去除量大,切削油消耗大,导致车间环境污染严重,同时危害工人健康。高速干式滚齿技术完全消除切削油的使用,具有高效、绿色环保的特点,是未来齿轮滚切工艺发展的必然方向;由于缺少切削油的冷却和润滑作用,刀具磨损、机床刚性及热变形、齿面精度等基础关键问题与进给量、切屑厚度及其体积、切削负载等参数关系更加密切,需要新的理论和工具支撑。传统滚齿工艺理论主要基于二维平面简化模型,而且缺乏有效的数学工具支撑,难以满足高速干切滚齿工艺基础理论研究的需要。鉴于此,在国家863计划项目(课题编号:2012AA040107)、国家自然科学基金项目(项目编号:51475058)等项目的资助下,论文重点开展了高速干切滚齿多刃断续空间成形模型及其基础应用研究,对高速干切滚齿成形过程、切屑几何、滚切力、齿面误差等参数进行了精确数学计算和三维可视化分析,以期为高速干切滚齿工艺参数优化和加工误差控制等领域的进一步深入研究提供理论和工具的支撑。首先,建立圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形模型,该模型根据齿轮设计的标准规范分析圆柱齿轮滚切加工工艺所涉及设计参数和计算参数之间的约束关系,并建立渐开线圆柱齿轮滚刀几何结构参数化模型;同时,根据齿轮滚切原理,在分析滚齿机床的结构及其部组运动关系的基础上建立滚齿机床各部组的运动函数;基于上述结果,利用齐次坐标变换原理推导求得圆柱齿轮滚切过程中切削刃的空间成形界面的参数方程,实现对圆柱齿轮滚切成形过程几何信息的完整精确表达。其次,基于圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形模型,采用数值计算方法对高速干切滚齿工艺成形过程的关键基础参量进行计算和分析,包括:1)切屑的三维几何形态及特征参数计算和分析;2)基于切屑三维几何及Kienzle切削力经验公式的动态滚切力计算与分析;3)由切削刃空间成形轨迹曲面包络成形的齿面形貌计算和分析。再次,提出一种高速干切机床的误差模型,以滚刀与工件径向误差δx为重点,分析机床结构误差项对δx的影响,为机床刚性设计提供理论依据。结合多刃断续切削空间成形模型对δx引起的成形误差进行仿真分析。针对高速干切滚齿工艺面临的热变形问题,通过实验研究基于M值的径向热变形误差补偿方法,有效减小由于机床热变形导致的成形误差。最后,以科学计算系统Methmatica为平台开发一套适用于圆柱齿轮高速干式滚切工艺的仿真软件,应用该软件开展不同参数下高速干切滚齿过程仿真对比分析。