数控插齿机作为一种重要的制齿装备,广泛应用于内齿轮、人字齿轮、双联齿轮、渐开线花键及深孔内键槽的加工过程中。随着诸如静压刀架体、静压或轴承工作台、自动上下料及电子螺旋导轨等诸多关键技术的不断进步,数控插削加工的质量、精度和效率得到了极大的提升。然而,对于人字齿轮和深孔内键槽轮毂等关键传动零件,在数控插削加工人字齿轮和深孔内键槽的实际过程中,仍然存在人字齿轮加工对称度超差、深孔内键槽与基准通槽的对称度较难控制等诸多问题,其对称度精度直接影响传动效率和质量,且两者之间存在一定的共性问题。造成对称度较难控制的关键问题是缺乏有效的对称度控制加工方法。因此,有必要对对称度加工难题展开具体的研究。显然,仅仅依靠先进设计技术实现加工精度和效率的提升仍然存在一定程度的不足,故而需要结合相应的检测技术对其加工精度进行检测和控制,从而实现数控插齿机的“加工—检测—补偿”的闭环加工。目前,先进检测技术集成到机械加工制造过程中已逐步实现并为制造系统提供了高效率、高精度和高质量的保证。从而,通过先进且合适的在线检测系统、设计和运用补偿加工闭环系统能够在一定程度上解决目前数控插削加工人字齿轮和深孔内键槽存在的对称度超差问题,因此,本文提出的基于对称度误差在线检测及补偿的精密数控插削加工方法有必要展开深入研究。本文在分析数控插削加工人字齿轮和深孔内键槽对称度超差的基础上,运用形位公差测量原理,通过建立人字齿轮和深孔内键槽对称度误差测量、评定及补偿数学模型,分别提出了具体的对称度误差测量和补偿方法,并在此基础上完成了以下具体研究任务:(1)运用对称度误差测量原理,以空间可旋转、平移物体为研究对象,分别基于空间对称方程和空间投影、正交组合及线性拟合理论,建立人字齿轮和深孔内键槽的空间对称度误差的数学模型。(2)基于空间对称度误差测量、评定及补偿数学模型,设计了通用型联机式多自由度对称度检测装置,提出了利用该装置实现人字齿轮和深孔内键槽对称度误差量的检测及装置有效控制的基本方法。(3)针对人字齿轮和深孔内键槽加工问题,分别设计了弹簧夹头式自动夹具和双层组合式手动自定心夹具,实现了加工零件的高精度定位和高效率加工,同时较好的保证了补偿加工和批量重复加工的实现。(4)开发了自动检测对称度误差的数控程序,针对人字齿轮和深孔内键槽分别提出了将对称度误差分解为圆周角度误差、拟合直线与基准直线的夹角误差和位移误差的方法,并采用数控插齿机伺服控制回转轴的角度误差补偿和斜向让刀功能的平移误差补偿的方法,实现了本文提出的对称度误差在线检测及补偿的新式加工方法,同时能够有效结合数控系统定角度加工功能实现人字齿轮和深孔内键槽的大批量连续稳定加工。(5)通过分别设计人字齿轮和深孔内键槽的三维加工模型,结合具体的加工实例,在分析加工数据和加工精度数据后,其结果证明对称度误差能有效控制在0.02mm~0.03mm以内。从而,验证了本文设计的夹具结构和通用型联机式多自由度对称度检测装置具有良好可靠性,也验证了本文提出的基于对称度误差在线检测和补偿的精密插削加工方法的合理性和准确性,为插削加工高对称度人字齿轮和深孔内键槽提供了一种新的途径。