随着各种先进制造技术的普及应用,新材料新工艺的发展,凸轮的设计与制造将会变得十分方便和精确,制造成本也会大幅下降,尤其是随着计算机的发展,凸轮机构的计算机辅助设计和制造已获得普遍地应用,从而提高了凸轮设计和加工的速度及质量,这也为凸轮机构的更广泛应用创造了条件,更好地促进自动机械的发展。通过分析凸轮轮廓曲线的特征,本文提出了极坐标数控的凸轮加工方案,即通过控制旋转运动和直线运动,实现在极坐标下,对凸轮的数控加工。在极坐标下,利用极角与极径的关系,更容易设计理想的凸轮轮廓曲线,此方案避免了凸轮曲线方程从极坐标向直角坐标的转化,控制一旋转运动与一直线运动,插补出凸轮轮廓曲线。插补的算法采用数据采样插补,即在一个插补周期内,判断各轴的运动方向,计算出各轴的运动增量。另外还对插补误差进行了研究,并给出了插补误差控制方法,使其每一步插补均能满足精度要求。本课题的控制系统设计,采用上位机(PC机)与下位机(PLC)相结合的方式。利用PC机强大的软硬件功能,实现对凸轮轮廓曲线的插补算法计算,求出满足精度要求的节点坐标、插补步长,并把这些信息传送给PLC,由PLC驱动伺服电机插补运动,完成加工。由于加工过程中,需要联动控制,因此,选择FM357作为定位模块,最多能同时控制四轴运动,满足控制系统的要求。最后,本文根据凸轮轮廓曲线常用的运动规律,对各种运动规律的方程进行适当的修正,使其能根据设计的需要平滑过渡,并编写了凸轮轮廓曲线生成程序,利用MATLAB的绘图功能,生成所设计的凸轮轮廓曲线模型。有了凸轮轮廓曲线的数学模型,再利用MATLAB算法开发与强大的数学计算能力,即可进行凸轮轮廓曲线的插补算法仿真。通过编写插补程序,实时的插补误差控制,并利用MATLAB实时绘图功能,实现了凸轮轮廓曲线的动态仿真,证实了算法的可行性,最后对插补结果进行分析,验证了算法的正确性。另外,选用VB进行PC机应用软件的开发,编制了插补仿真界面,编写了VB与MATLAB接口程序,以及VB与PLC通信的程序。