齿轮是国家工业体系中重要的机械零件,广泛应用于汽车、船舶、航空航天、兵器等领域,每年需求量不断上涨。随着科学技术的不断发展于创新,现代设备对齿轮精度的要求也越来越高。大连理工大学高精度齿轮室采用精化的磨齿母机加工出国际标准ISO 1328-1:2013(下同)中的最高等级的(1级)标准齿轮,其沿渐开线方向的齿面粗糙度Ra为0.2μm左右,相对于齿轮的齿廓精度而言偏大。较大的齿面粗糙度会增加齿廓偏差的测量不确定度,影响标准齿轮的使用性能。本文针对磨削1级精度标准齿轮存在齿面粗糙度较大的问题,提出一种新的齿面展成研抛方法,并研制出一种新型的高精度齿轮齿面展成研抛装置。首先针对抛齿过程中存在分度圆处线速度为零而导致“中凸”或“中凹”齿的现象,采用变中心距的工艺使分度圆处线速度周期性的改变,从而改善上述“中凸”或“中凹”齿的现象;然后根据关键零部件的安装误差对齿轮抛光精度的影响规律,得出齿轮安装倾斜在误差敏感方向上对齿轮的加工精度影响最大,采用高精度密珠轴套可将芯轴回转误差减小到0.2μm以下;同时对关键零部件重要轴段以及定位面进行精化修整,并且对回转轴贴塑后的端面进行刮研处理,提高了高精度齿轮齿面展成研抛装置的轴向定位精度,减小了齿轮与回转轴端面之间的动静摩擦系数;最后,根据相位匹配方法对齿面研抛装置进行精密装配,使轴套上端面相对于铸铁圆台上端面的平行度降到0.6μm以下,进一步提高了高精度齿轮齿面展成研抛装置的装配精度。利用研制的高精度齿轮齿面展成研抛装置对1级精度的标准齿轮进行对研和抛光实验,实验结果表明,经过该装置对研和抛光后的齿面纹理朝向发生改变,沿着渐开线方向的齿面粗糙度Ra从0.2μm左右下降到0.046μm以下,沿着齿宽方向的齿面粗糙度Ra下降到0.039μm左右。通过研抛,显著减小了1级标准齿轮齿面上两个方向上的表面粗糙度,提高了1级精度标准齿轮的使用性能。本文研制出一种采用变中心距工艺的高精度齿轮齿面展成研抛装置,避免了抛光过程中齿轮分度圆附近线速度为零的状况,在不降低高精度齿轮精度的前提下显著减小齿面粗糙度和改变齿面纹理朝向,并将1级标准齿轮的齿面粗糙度Ra降低到纳米量级,提高了1级精度标准齿轮的使用性能,对于1级精度标准齿轮的精密加工技术具有重要的科学意义。