随着经济全球化的到来,高速高精度成为21世纪制造业的时代特征。凸轮是凸轮机构的重要组成部分,型线轮廓比较复杂,其加工质量直接影响到产品的工作性能,一直是制造加工的难点之一。目前国内凸轮的加工方式主要还是采用机械靠模仿形磨削加工。这种磨削技术存在很多缺陷,尤其是在加工精度和柔性化方面无法满足多变的市场需求。针对这种现状,在全面分析了目前国际国内凸轮数控磨削技术的研究现状及存在的问题之后,提出了面向等速磨削高精度凸轮的实时插补技术,并对其关键技术进行了深入的研究。(1)本文根据数值拟合的要求,提出采用累加弦长的三次参数样条函数对凸轮增值表进行拟合的方法,得到凸轮的实际曲线。并分析了该方法的拟合精度和计算稳定性等问题。为凸轮拟合提供了一种可靠的方法。(2)规划砂轮的运动轨迹曲线。深入研究了数控系统刀具补偿功能的缺陷,基于切点磨削的机理,求解出凸轮等距曲线作为砂轮的运动轨迹。通过对凸轮曲线的分析,求解磨削任意凸轮的砂轮半径,确定砂轮的运动轨迹曲线。(3)提出面向凸轮磨削的等速高精度实时插补算法。本文深入研究了凸轮磨削机理和插补技术的发展趋势,利用差分原理得到磨削凸轮的插补算法。通过对编程速度和加工允许误差联合求解,得到所需要的插补步长。文章就插补末段的速度予以分析,提出相应的速度平滑处理方法。(4)砂轮的磨削控制。本文基于凸轮的等距曲线,分别从X ? C坐标和X ? Y坐标出发,结合插补算法研究磨削凸轮时凸轮和砂轮的运动关系。从而解决了采用通用数控系统不能实现等线速度磨削、在凸轮型值点之间磨削精度不能控制的缺点。(5)基于磨削凸轮插补算法开发了加工仿真程序。在保证精度为1nm、插补周期为1ms、编程速度为300mm/s的前提下,实际进给速度达到0.9m/min,基本达到FANUC15i同等精度条件下1m/min的速度水平。结果表明该方法可以实现凸轮的等线速度高精度磨削。文章对每一项研究都进行了实验,验证了相应方法的可行性。最后通过磨削仿真,表明该算法不仅能够在误差允许的范围内实现等速度磨削凸轮,而且能实现对不规则曲线进行插补,它的计算过程只有加法,运算量小,完全满足新一代数控系统的要求。