随着汽车、风力发电机、机器人等对齿轮传动精度、载荷、寿命和噪声的日益严苛,应用内啮合强力珩齿精加工高性能硬齿面齿轮变得更为迫切。但是珩磨轮齿面随机分布的不规则磨粒所构成的微观形貌与工件相互作用规律研究相对薄弱,影响了内啮合强力珩齿技术在硬齿面齿轮的精加工和光整加工阶段的广泛应用。论文围绕CBN磨粒微刃珩削加工高性能硬齿面齿轮开展研究,概要如下:1.基于内啮合强力珩齿加工原理求解工件齿面方程、啮合方程、珩削瞬时迹线方程和珩磨轮齿面方程的基础上,以珩磨轮和工件为研究对象,推导了珩削速度、珩削力、珩削功率和比磨削能的解析式,建立了内啮合强力珩齿加工理论,为多磨粒微刃珩削加工研究奠定基础。2.简化CBN磨粒为较为规则的四棱锥形状,定义磨粒切削几何角度,推导平均磨刃间隔、磨损量、动态有效切入深度、动态有效磨刃数、有效接触弧长和平均珩削截面积的解析式。建立磨粒-工件三维切削模型,研究磨屑生成机理,揭示工件材料在剪切功和摩擦功作用下,不同珩磨轮微观形貌和珩齿工艺参数生成不同形状、尺寸和厚度的磨屑。应用雷达法测量了磨屑形状和尺寸,使用计算未变形磨屑厚度的平均横截面积的方法,求解了磨屑厚度的理论公式。结果表明多磨粒微刃低速切削过程中,珩磨轮微观形貌与珩齿工艺参数是影响CBN珩磨轮去除工件材料的主要因素,对珩齿质量有重要影响。3.有效磨粒构成的珩磨轮齿面微观形貌是实现高性能硬齿面齿轮精密、高效制造的充分条件。基于磁控溅射法和相场原理,建立珩磨轮齿面CBN涂层微观形貌生成理论模型,用有限差分法求解PVD离散相场方程,编写Matlab程序仿真珩磨轮齿面CBN磨粒生成过程及微观形貌,研究溅射时间、衬底温度、气体流量、反应空间等工艺参数与有效磨粒数量、磨粒长宽高尺寸之间的规律,实验验证了仿真结果的可靠性。结果表明,等离子能量（荷能离子）驱动了硼原子和氮原子在基体迁移、重排、凝聚、形核,也是CBN晶粒核长大、粗化和成膜的动力。等离子能量越大,柱状晶粒长大、长粗速率越快、薄膜质量越好。溅射时间、衬底温度、气体流量、反应空间与CBN磨粒数量、尺寸大小显著性水平高,应该主要控制。工艺参数与有效磨粒形状、间隔显著性水平低,作为次要因素控制。合理选取或优化工艺参数,能够定量控制磨粒数量、尺寸大小和分布状态,改进珩磨轮齿面CBN涂层微观形貌,有助于提升珩磨轮加工特性。模拟形貌图与SEM图度高吻合,表明研究结果能准确、有效地仿真不同工艺条件下齿面磨粒形貌,可以指导磨轮齿面CBN磨粒微观形貌设计和制造珩磨轮,从根本上提高硬齿面齿轮的材料去除率、加工精度和表面加工质量。4.获取珩磨轮齿面CBN磨粒的位置、位向、数量等随机分布状态信息,将内啮合强力珩齿加工等效转化为啮合区单元格内随机分布的有效磨粒微刃切削模型研究。结果表明,尽管有效磨粒分布位置不同,但都会经历滑擦、犁耕和切削三种材料去除方式,使得珩削具有磨削、研磨和抛光的综合加工特性。先接触的有效磨粒对工件材料的加工特性是珩削力大,材料去除效率高,工件表面粗糙度差,而后接触的磨粒正好相反。不同位向角影响切屑形状和排屑方向,位向角75°时磨屑细小,排屑效果好,但珩削力在0.02N-0.045N的区间不断振荡。接触区面积一定的条件下,有效磨粒数由17增加到21,磨粒平均间隔距离减小,切削后残留材料少,材料去除效率由68.58%增加到84.68%。5.在分析内啮合强力珩齿质量影响因子基础上,基于Tra-FAHP和SPA建立CBN磨粒微刃珩削加工质量综合评价模型,通过关键因子分析和敏感度分析定量确定出珩齿工艺参数和磨粒粒度、磨粒脱落、磨粒破碎等是影响珩齿关键因子。为验证模型可靠性,以磨粒粒度为例进行珩齿实验,研究其对珩削加工质量影响规律。结果表明当100#＜300#＜540#时,螺旋线总偏差平均值依次减小;齿距偏差分布也逐渐向零线靠近,公法线长度变动的修正能力增强;齿廓累积总偏差平均值减小;减小误差复映系数,提高珩削加工精度。随着磨粒磨粒号增大,磨粒平均间距减小,导致最大谷底高度Hv减小,进而减小表面粗糙值Ra,表面质量提高。粒度号减小,切削性能变好,珩削加工效率提高明显,100#磨粒适用于粗珩加工。综合评价结果表明300#CBN磨粒珩削加工质量最优,540#CBN磨粒珩削加工质量最劣。