机械传动领域中,齿轮传动具有中心距小和传动比高等优点,应用于多数制造行业。但是等高齿锥齿轮干式铣齿加工时会产生较高的切削力和切削温度,容易导致已加工表面质量差和加工效率低等情况,同时使工件材料产生塑性变形,导致其变质层分布不均,因此研究等高齿锥齿轮已加工表面质量和变质层具有重要意义。本文以等高齿锥齿轮铣齿原理为基础,通过有限元仿真和试验探究,对等高齿锥齿轮已加工表面质量和变质层进行研究。首先,以等高齿锥齿轮啮合理论和展成法铣齿加工原理为基础,研究齿轮的局部共轭条件,建立铣齿加工坐标系;根据齿轮切削面模型和刀具切削数学模型,探讨齿面平均残余高度的形成机理;通过仿真分析切削参数对齿面残留高度的影响规律,建立一种表征等高齿锥齿轮齿面粗糙度的方法。然后,根据等高齿锥齿轮实际铣齿过程,对加工刀具和齿坯进行合理简化,利用DEFORM仿真软件进行零件装配、划分网格、定义边界条件和求解运算;对主切削力和距离已加工表面不同深度变质层的温度场、应变场和应变率进行特征提取,分析切削参数对其影响规律;利用Ga遗传算法对不同切削参数下的切削温度和切削力进行优化分析,为已加工表面质量和变质层的形成研究提供理论依据。再次,进行等高齿锥齿轮的干式铣齿加工试验,分析切削速度和每齿进给量对工件已加工表面粗糙度和表面形貌的影响;利用扫描电镜对工件已加工表面缺陷进行研究,通过EDS分析表面缺陷成因;使用XRD对已加工表面和基体材料的微观晶粒进行衍射峰对比分析,并结合加工硬化试验探究切削参数对工件已加工表面硬度的影响规律。最后,对已加工齿轮线切割截面试件进行镶嵌,利用XRD对已加工变质层进行衍射分析,探究晶粒细化及材料相变的规律;利用超景深显微镜观测工件已加工变质层的金相形貌,并对不同切削参数下的表面变质层加工硬化行为进行研究;通过扫描电镜对已加工表面变质层形貌进行观测,探究切削参数对已加工表面变质层厚度的影响规律。