面对磨削加工数字化、智能化、柔性化以及精密化的发展趋势，为推动国内在数控凸轮轴磨削领域的理论研究，同时提高国内数控凸轮轴磨削的实践水平，本课题应用反转法探讨了不同从动件下凸轮旋转角度与砂轮进给量之间的数学关系，并结合一些影响数控凸轮轴磨削效率及精度的要素，建立了凸轮旋转轴和砂轮进给轴各个单轴以及基于二者的多轴联动控制系统模型并搭建了仿真平台；与此同时，以西门子SINUMERIK840D数控系统为开发平台，利用提供的OEM软件包，成功二次开发了满足凸轮轴磨床特殊加工工艺的OEM软件，并在实际磨削实验中获得了验证。其主要研究内容如下：1.推导出凸轮旋转角度与砂轮位置的数学关系。针对凸轮轮廓型线复杂的特殊情况，利用反转法原理(Principle of Reversion)解决了由于凸轮和从动件之间联动所带来的不便，设计了不同导杆下凸轮的轮廓，继而推导出砂轮中心点的运动轨迹坐标表达式，并据此建立了砂轮位置和凸轮转角之间的数学模型，为下一步OEM软件的二次开发以及多轴控制系统建模提供研究基础。2.开发出满足数控凸轮轴磨床特殊加工工艺的OEM软件。在Siemens840D数控系统平台之上，结合OEM(Original Equipment Manufacturer)软件开发包，充分利用Visual Basic和VC++的接口，结合VB集成开发环境与VC++动态链接库，并加入了砂轮的叠加进给算法和速度优化策略。3.建立凸轮旋转轴(C轴)和砂轮进给轴(X轴)单轴模型及多轴联动控制系统模型并搭建了仿真平台。基于机理分析法建立了C轴、X轴机械环节的传递函数模型；由内而外逐步推导出数控凸轮轴磨床三环(电流环-速度环-位置环)控制系统数学模型，然后建立了C轴、X轴各自的控制系统模型。由于仅仅提高单轴控制精度已经很难大幅提高整个控制系统的成品磨削精度，基于前面建立的单轴控制系统模型，综合影响凸轮磨削精度的因素，建立了多轴联动控制系统模型并应用Matlab中的SIMULINK工具箱搭建了系统仿真平台，为进一步研究数控凸轮轴磨床的磨削机制提供了理论基础。4.引入速度优化策略，试验验证优化前后模型的可靠度。根据Matlab只能处理离散数据的特点，凸轮升程表中的旋转角度和升程经过相应计算后，分别与离散化后的时间一一对应，导入理论模型，获得仿真后的凸轮旋转角度、升程值，提出了速度优化算法，随后给出了经速度优化后的模型轮廓误差和实际磨削凸轮轮廓误差图，经对比分析，验证了模型的可靠性以及优化策略的可行性。综上所述，本课题在凸轮轮廓计算、数控凸轮轴磨床OEM二次开发、三环控制系统建模及Matlab仿真平台搭建和模型可靠性验证方面作了相应研究。当然，尚存在一些问题有待深入研究，如复杂控制策略在三环控制系统中的应用、利用虚拟磨削技术建立系统的自学习-自维护功能以及砂轮恒线速磨削等。