与普通的蜗杆副相比平面二次包络环面蜗杆副具有多线接触以及接触线和综合曲率半径大等优点。这些优点使得它在各类机械中具有广阔的应用前景,但由于它的齿面形状复杂、加工比较困难,导致它的加工设备开发受到了较大的限制、生产成本高,难以满足市场的广泛需求。因此平面二次包络环面蜗杆副推广应用的重要前提条件就是对平面二次包络环面蜗杆(以下简称为“平面包络环面蜗杆”)加工设备的开发和研究。一些企业和研究机构一直以来都致力于平面包络环面蜗杆加工方法和设备的开发和研究,并先后研发了一些加工这种蜗杆的数控磨床,以解决平面包络环面蜗杆齿面精密磨削。本文对前期研发工作进行了分析,在此基础上结合现代复杂型面数控加工磨床的发展趋势,提出了一种新的高自动化、高精度的四轴四联动数控磨床的运动配置和结构方案,以高效、低成本的完成平面包络环面蜗杆齿面的精密磨削。本研究对平面包络环面蜗杆的推广应用具有重要的作用和实际应用价值。论文首先分析了平面包络环面蜗杆的传统加工和虚拟中心距加工在加工精度和加工范围等方面存在的一些问题,提出了新的四轴四联动加工方案的运动配置和结构配置,并对其进行了运动分析和加工范围的论证。根据提出的新蜗杆磨床的运动配置和结构配置,结合平面包络环面蜗杆副的啮合原理和齐次坐标系变换原理建立了虚拟中心距加工原理的数学模型,并建立了蜗杆和砂轮产形面的理论数学模型。为了得到准确的蜗杆齿面,对平面包络环面蜗杆参数进行了计算机辅助分析计算,结合得到的环面蜗杆齿面和砂轮产形面的数学模型,运用MATLAB软件对蜗杆齿面、砂轮上接触线、一类/二类界限曲线做了数学建模仿真,验证了虚拟中心距加工原理在新磨床上应用的可行性。完成了新磨床加工运动配置、结构配置和结构方案设计,并对磨床的各个轴进行了运动的分配,对磨床的主要部件的结构方案做了初步的设计,并建立了磨床运动和结构方案的三维模型。本文还对环面蜗杆的齿面参数化三维建模做了分析研究,并建立了准确的蜗杆齿面三维模型。运用VERICUT软件结合建立的磨床结构三维模型和蜗杆三维模型,完成了虚拟的平面包络环面蜗杆数控磨床加工模型的建立,根据环面蜗杆齿面的数控加工工艺过程,对新磨床加工环面蜗杆齿面的加工运动过程做了仿真,并对加工出来的蜗杆齿面的准确性做了加工验证和数控程序的优化,验证了本文提出的新的平面包络环面蜗杆数控磨床的结构方案的可行性和准确性。