摘要：近几年来，我国的生产制造业蓬勃发展，对于汽车内部零部件制作和加工的精度要求越来越高，尤其在凸轮零部件上要求更胜。在数控机床加工领域中，轮廓误差控制的研究也逐渐成为热点。凸轮零部件传统的磨削加工方式常采用单轴控制，即各轴间为非耦合形式，以减小各轴跟踪误差的方式间接对轮廓误差达到削减，提升凸轮零件加工的可靠性。但这种方式能够达到的误差控制效果有限，无法继续提高凸轮的磨削效果，因此，本课题为弥补这种传统方案的缺陷，将同步控制策略应用其中，对两轴的反馈误差做出整合，设计交叉耦合控制器对凸轮轮廓误差进行补偿处理，将补偿量做出合理分配，使凸轮磨削加工的效果得以提升。课题主要在MATLAB中进行，首先在对凸轮磨削数学模型推导的基础上，在MATLAB中通过编程对升程表提供的原始数据进行处理，得到凸轮磨削的位置输入曲线及输入序列值；其次采用直线电机作为驱动，利用SIMULINK对凸轮磨削加工控制系统仿真平台进行搭建；之后对凸轮轮廓误差的交叉耦合控制器模型进行设计，其中包括三部分内容：凸轮的轮廓误差数学模型、交叉耦合控制器及参数整定、轮廓误差补偿分配方式；最后通过仿真对交叉耦合补偿控制策略相比于传统的无补偿控制策略的优越性进行验证。通过研究能够得出结论，针对凸轮这一特殊零部件的磨削加工，应用交叉耦合同步策略的补偿控制方式，对减小轮廓误差的效果较为可靠，能够达到一定的优化效果。

关键词：凸轮磨削，同步控制，轮廓误差，交叉耦合，误差补偿分配

目 录

摘 要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1课题研究背景-1

1.2课题研究的现状与发展趋势-2

1.3课题研究的价值和意义-3

1.4课题主要内容及章节安排-4

第二章 凸轮转角与砂轮进给数学模型-5

2.1凸轮及凸轮机构-5

2.1.1凸轮-5

2.1.2凸轮机构-5

2.2凸轮转角与砂轮进给数学关系的推理与研究-7

2.3凸轮磨削系统的输入数据序列值-9

2.4凸轮升程表数据处理-10

2.5本章小结-13

第三章 凸轮磨削加工控制系统仿真平台的搭建-14

3.1直线电机数学模型-14

3.1.1永磁同步直线电机工作原理-14

3.1.2永磁同步直线电机数学模型-15

3.2凸轮磨削加工控制系统仿真平台的搭建-17

3.3本章小结-18

第四章 凸轮轮廓误差的交叉耦合补偿控制模型-19

4.1传统的单轴轮廓误差控制方法-19

4.2多轴同步控制策略论述-19

4.2.1机械式同步-19

4.2.2电气式同步-20

4.3基于交叉耦合的凸轮磨削轮廓控制-23

4.2.1凸轮轮廓误差数学模型-24

4.2.2交叉耦合控制器及参数整定-27

4.2.3轮廓误差补偿量分配方式-28

4.4基于交叉耦合的凸轮磨削仿真平台的搭建-30

4.5本章小结-32

第五章 凸轮轮廓误差的交叉耦合补偿控制仿真分析-34

5.1传统无补偿控制仿真验证-34

5.2凸轮轮廓误差的交叉耦合补偿控制仿真验证-35

5.3基于轮廓误差的磨削结果评判标准-38

5.4本章小结-39

第六章 总结与展望-40

6.1全文总结-40

6.2研究展望-41

6.3设计的工程性-42

参考文献-43

致谢-45

附录-46