凸轮轴作为汽车、内燃机等发动机的关键零部件，其加工质量的好坏与发动机的整体性能有着很直接的关系。特别是随着汽车发动机动力性能以及对燃油排放标准的进一步提高，供油系统的凸轮轴在升程段大量采用凹面结构，即凹面凸轮轴。凹面轮廓的出现，使得凸轮轴的磨削加工过程更为复杂。因此本文以凹面凸轮轴的数控磨削加工为研究对象，分析了凹面凸轮轴轮廓的复合数控磨削成形加工工艺过程，对凹面凸轮轴的磨削加工提出了基于临界砂轮半径优化的大小砂轮复合数控磨削成形加工新方法，为凹面凸轮轴的磨削加工工艺制定提供理论依据。所做的研究工作主要包括：（1）分析了典型凸轮轴轮廓数控磨削成形加工工艺过程以及凹面凸轮轴轮廓磨削加工的特点。给出大砂轮与小砂轮的切换准则，并以此为依据，来指导凹面凸轮轴复合数控磨削加工工艺的制定和实施，提高凹面凸轮轴磨削加工的效率。（2）针对原始升程数据含有“噪声”数据的状况，采用“中点回弹”法进行预光顺，再使用三次样条函数对光顺后的凸轮升程数据进行插值再拟合，以实现对原始升程数据“去噪”的功能。通过分析凹面凸轮轴的轮廓特征，对凹面凸轮轴的轮廓进行特征点提取，并提出了基于临界砂轮半径优化的凹面凸轮轴磨削加工新工艺。（3）通过对凹面轮廓的选点重构，利用CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上的数控磨削自动编程软件生成数控加工代码，搭建了凹面凸轮轴的高速磨削实验平台，并开展了基于经验试磨法和基于临界砂轮半径优化的凹面凸轮轴磨削加工对比实验。研究结果表明：采用新方法加工的凹面凸轮轴完全符合加工精度和要求，并且充分发挥了大砂轮高效磨削加工的优势，为实现凹面凸轮轴的高效高质量磨削提供了有利条件。