近年来,随着高速列车、航空航天、工程机械与海洋工程等领域的快速发展,对高精度齿轮的需求量日益增多,并且对其性能提出了更高的要求。因为成形磨齿技术具有效率高、通用性强、精度高等优点被广泛使用,越来越多的成形磨齿机被大量使用。但是国内对数控成形磨齿机的研究较少,还需对其关键技术展开深入研究。本文以内齿轮数控成形磨齿机作为研究对象,对磨削头及其关键部件进行了有限元分析,依据分析结果对磨削头核心部件砂轮架进行了优化。并搭建振动试验平台对磨削头进行了振动测试,为降低振动对内齿轮的加工精度的影响提供了参考。本文主要研究内容如下:(1)成形法磨齿磨削力的确定。分析成形法磨齿与平面磨削的内在联系,推导出成形磨齿的磨削力计算公式。在数控成形磨齿机上进行成形磨齿加工试验,通过测量不同加工参数下的电主轴功率,用回归法推导出切向磨削力的经验公式,并对其加以验证。(2)对磨削头进行静力学分析和模态分析。基于ANSYS Workbench对磨削头结构进行静力学分析,以得出其承受的最大应力以及位移变形。通过模态分析得出前六阶振型,分析振型特征,进一步明确砂轮架薄弱环节。(3)对砂轮架进行结构优化。利用响应曲面优化分析方法对砂轮架进行结构优化,确定最优的结构尺寸,使其在保持刚度和强度的前提下实现轻量化设计。(4)磨削头结构振动特性试验。在搭建的振动特性试验平台上测试磨削头的振动特性,采集不同工况下磨削头的振动信号。采用时域信号和频域信号的对比分析法,分析不同主轴转速、不同磨削深度下,磨削头的振动情况以及振动产生的原因,为降低振动对内齿轮精度的影响提供了参考。