高速干切滚齿工艺是一种典型的绿色制造工艺,是滚齿加工的重要发展趋势,具有广阔的市场前景。在我国,随着节能减排战略的深入推广和广大企业环境意识的提高,高速干切滚齿工艺技术与装备的产业化推广已成为齿轮加工行业未来发展的必然趋势。在高速干切滚齿加工中,使用压缩空气对切削区域进行冷却,高速干切滚齿机床热平衡和热变形与传统湿切滚齿机床具有较大的区别。干式切削工艺于近二十年左右才逐步实现工业化应用,目前关于干式切削的研究多集中于干式车削铣削的刀具及难加工材料,缺乏从整机角度对高速干切滚齿机床热平衡调控及热变形误差补偿的研究。在工业生产中,虽然高速干切滚齿机床多用于工件齿部的粗加工及半精加工,然而高速干切滚齿机床的热能累积和热变形对产品精度、生产率、机床适用性等仍造成了较大的不良影响。因此,高速干切滚齿机床的热平衡调控及热变形误差补偿问题,是工业生产及学术研究中急需解决的关键问题之一。鉴于此,本论文在国家863计划课题、机械传动国家重点实验室科研业务费专项项目、国家自然科学基金项目等项目的资助下,结合高速干切滚齿加工工艺及高速干切滚齿机床的特性,对高速干切滚齿机床的热平衡调控和热变形误差补偿问题进行了研究,并开展了一系列相关实验。本论文的主要研究内容如下:在分析了高速干切滚齿机床与传统湿切滚齿机床的冷却方式、结构及部件的不同的基础上,建立了高速干切滚齿机床的电机、已加工工件、切屑、压缩空气、气流、电机冷却液、润滑油、液压油、机床外表面对流换热、辐射等因素与高速干切滚齿机床热能累积量之间的数学模型,进而建立了高速干切滚齿机床多参量驱动热平衡模型。建立了喷嘴出口处压缩空气的温度、速度、压强及质量流量与压缩空气冷却系统相关变量的数学关系模型,进而结合高速干切滚齿机床多参量驱动热平衡模型,提出了基于压缩空气冷却的高速干切滚齿机床热平衡调控方法。以高速干切滚齿机床热变形误差为评价标准,结合实例对高速干切滚齿机床多参量驱动热平衡模型的精度及基于压缩空气冷却的高速干切滚齿机床热平衡调控的效果进行了验证。针对高速干切滚齿加工中存在工件热变形误差的问题,对其进行分析后提出通过机床热变形误差补偿方法同时对高速干切滚齿机床热变形误差及工件热变形误差进行补偿。建立了高速干切滚齿加工工件的热变形误差补偿量和已加工工件温度之间的关系模型,进一步通过实验建模法建立了高速干切滚齿机床已加工工件温度预测模型,进而得到高速干切滚齿机床及工件热变形误差补偿模型。根据研究需求开发了高速干切滚齿机床温度场/热变形实验平台,该实验平台的硬件系统主要使用美国国家仪器(National Instruments/NI)公司的硬件模块搭建,软件系统基于LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineer Workbench,实验室虚拟仪器工程平台)开发,可测量的物理量主要有温度、位移、功率、质量流量、压力、湿度等,其为本文的研究中需开展的实验提供了设备支撑。