国内广泛使用摇摆式凸轮轴靠模磨床加工凸轮轴工件,其采用的靠模仿形加工方法存在加工精度低、靠模加工困难、工序复杂等缺点。为了提高产品的竞争力,满足新产品发展的要求,提出了对摇摆式凸轮轴磨床进行数控化改造的技术方案,并进行了凸轮轴数控磨削加工系统及仿真系统的研制。通过研究凸轮轴廓形型线磨削的包络加工原理,建立了凸轮轴数控磨削两轴联动几何关系数学模型和以凸轮矢角θ为参变量的变转速数学模型。分析了砂轮半径R偏差、主轴旋转控制角φ偏差及摇架摆杆控制角ψ偏差对凸轮轴制造误差的影响。解决了工件变转速控制,砂轮半径磨损补偿,多约束凸轮型线插补算法,Windows操作系统平台下硬件实时钟中断的实现,数字伺服的位置控制及相关电路的实现等关键性问题。凸轮轴数据库的开发和建立,解决了凸轮轴廓形结构特征数据管理繁琐且容易出错的问题。通过仿真试验以及仿真结果的分析,确定了实施数控系统改造的关键数据。运用凸轮插补计算与伺服控制相分离、双缓冲区前后台实时通讯的技术,虚拟设备驱动程序(VxD)技术,进行了凸轮轴数控磨削系统的软硬件结构开发,实现了凸轮轴磨削的数字化控制。 最后通过两轴控制驱动实验表明,凸轮轴数控化磨削改造方案正确可行,系统运行正常,实时钟中断能够满足插补、位置控制的实时性要求,工作状况良好,适于进行摇摆式凸轮轴靠模磨床的数控化改造。