插齿是齿轮加工的重要方法,新构形凸曲前刀面插齿刀的应用可有效提高刀具的使用寿命及齿轮的加工精度,本文对凸曲前刀面插齿刀的精密制造技术进行了研究,设计研制了专用的磨削机床,并进行了插齿刀凸曲面磨削加工实验及插齿实验。文中运用空间曲面族的包络理论对插齿刀前刀面的构形进行了分析,对插齿刀前刀面的数学模型进行了分析,建立了插齿刀凸曲前刀面加工坐标系。根据插齿刀的构形特点,设计了验证插齿刀凸曲前刀面加工方法实验方案,通过两种针对不同材料、不同工艺参数的切削实验,结果表明三轴伺服控制、其中两轴联动控制的机床能够满足加工需求。在验证实验结果的基础上,设计了插齿刀凸曲前刀面加工机床的总体方案,对各组成部分进行了详细设计,对砂轮轴在水平面内的转角设计了专门的机械结构加以调整。采用有限元方法对整机的模态进行了分析,并根据分析结果对机床结构中的薄弱环节进行了完善,装配后的机床进行了各轴定位精度、重复定位精度、各轴之间的位置精度及主轴回转跳动精度的检测,检测结果表明机床的精度能够满足加工需求。采用实验分析方法对凸曲面加工机床的主轴及砂轮轴进行了模态测试,实验运用瞬态分析方法,采用力锤激励,通过对砂轮轴及主轴进行激励测量,得出了力锤激励信号及加速度响应信号,并进行了传函分析,根据传函分析的结果,进行了模态分析和拟合,得到了主轴及砂轮轴的模态参数。针对插齿刀自身的结构特点及所设计机床的结构,设计了插齿刀磨削加工砂轮初始位置检测方法,采用激光传感器设计开发了对刀装置,通过对刀装置的使用,结合机床数控系统伺服主轴的角度控制,实现插齿刀磨削加工砂轮初始位置的精确定位,提高了插齿刀凸曲前刀面的制造精度。在DELPHI开发平台上,设计开发了用于插齿刀凸曲前刀面加工的NC程序自动生成系统。通过设置不同的磨削工艺参数,对插齿刀凸曲前刀面进行了加工实验,得到了磨削参数对表面粗糙度的影响规律,结果表明砂轮转速为4500r/min、磨削进给速度在10mm/min～15mm/min范围区间时,能得到较理想的表面质量。应用磨削后的插齿刀进行了齿轮插齿实验,实验结果表明插齿刀具有较高的构形精度及较好的抗崩刃和抗磨损能力。