凸轮轴是汽车发动机的关键零部件之一,其加工质量是发动机工作性能的重要决定因素。凸轮轴生产对加工效率和加工精度要求都很高,传统的仿形磨削方式由于准备周期长、凸轮轮廓加工精度和表面质量难以保证等诸多不足无法适应生产需要。本文以高速、高精CBN砂轮磨削为研究目标,系统深入地研究了凸轮轴恒线速磨削的关键理论与技术,主要工作内容如下:根据凸轮磨削工艺特点,建立了两轴联动磨削数学模型,并推导了C轴工件变速旋转与X轴直线电机跟随移动的运动方程,为凸轮磨削的两轴联动控制提供了理论依据。针对凸轮轮廓形状复杂的特点,本文对磨削过程中所有的数据处理均采用三次B样条算法,完成凸轮轮廓曲线的拟合计算,并得到C轴和X轴在每个CNC插补周期内的角度和位移增量数据。在此基础上进一步分析两轴的速度和加速度特性,并结合机床动力学要求,对两轴的运动进行优化处理,提高了伺服动态响应性能和运动控制精度。直线伺服卡是X轴直线运动的关键控制设备,本文研究了Linux驱动程序开发技术,并给出了相应的直线伺服卡驱动模块,完成CNC对直线伺服卡内部DSP存储空间的读写操作,从而实现了X轴直线运动的CNC控制。对于C轴的变速旋转运动,本文在数控系统中开发专用的FIPO(Feed Interpolation)速度曲线插补模块进行控制。FIPO模块通过M代码激活,并自动处理预先规划的C轴自定义速度曲线表,完成加速、减速以及循环运动过程,使得C轴运动控制更为灵活。根据以上研究理论,以工控机为硬件平台,在HNC-32数控系统的基础上开发了凸轮轴磨削应用软件。数控系统软件自动生成G代码程序,完成凸轮轴循环磨削加工,自动进行砂轮修整,并在磨削过程中对砂轮磨损实施动态误差补偿。此外,本文还研究了数控系统的人机交互技术,并开发出了友好的用户界面。最后,本文分析了HNC-32数控系统中内置的PLC模块工作原理,并编写凸轮轴磨削控制梯形图,实现对CNC和机床全部I/O信号的顺序控制,另外开发新的自定义M代码,完成其它的辅助功能。