齿轮作为重要的基础零部件,其生产制造水平的高低是衡量一个国家工业水平的重要指标。滚齿加工作为齿轮加工工艺流程中重要的粗加工和半精加工工序,其加工质量水平直接影响着最终产品的质量。随着智能化数控滚齿机的发展,如何通过对滚齿加工过程中可实时采集的信号如电流、扭矩等进行分析,从而实现对需要脱机测量的物理量如滚刀磨损状态、被加工齿轮精度等进行实时监控已成为一个重要问题。本文针对滚齿加工工艺流程,采用建模仿真与实验相结合的方式对滚齿加工过程中切削力和切削功率进行了研究。首先,本文建立了圆柱齿轮滚刀的参数化模型,并根据六轴数控滚齿机的结构建立了滚齿加工运动学模型,在此基础上建立了滚齿切削刃在滚切过程中的轨迹方程。根据计算出的切削刃运动轨迹,利用Solidworks软件分别创建了粗滚和精滚的未变形切屑三维几何模型,模拟了滚齿加工过程中材料的去除过程,并对比分析了粗滚和精滚过程中未变形切屑几何形态的不同。同时,基于滚刀参数化模型和切削刃轨迹方程,引入活动标架法,推导出可以精准地计算未变形切屑厚度计算的模型,为后续分析创建滚切过程中切削力和切削功率模型奠定了基础。其次,推导了滚齿切削过程中刀-工合成切削速度的表达式,并在此基础上进一步推导出各工作角度的公式。结合未变形切屑模型,基于斜角切削模型创建了考虑工作角度随加工过程变化的单齿滚切切削力和切削功率模型。此外,本文对切削区域进行了划分,并计算出滚刀容屑槽方向上参与切削的刀齿范围;给出切削重叠系数的计算方法,以此作为滚刀螺旋线方向上是否有多个刀齿参与同一个齿槽加工的判据。根据上述两个方向上参与加工的刀齿数量最终建立起整个滚刀在滚切过程中的切削力和切削功率模型。最后,本文通过在工厂中进行实际滚齿切削实验对建立的切削功率模型进行了验证,研究了滚齿机主轴电机功率信号的测量原理,并设计搭建了测量主轴电机功率的测量系统。利用该系统测量了实际生产中YKX3132M型滚齿机加工某型号齿轮的情况下主轴电机的功率,分析了滚刀空转及滚刀在三个切削行程下功率信号的变化规律;将测得的功率值与计算得到的功率值进行了对比,验证了模型的正确性。