随着我国汽车工业的不断转型升级,如何提高凸轮轴等关键零部件的加工质量和加工效率是目前亟待解决的关键问题之一。由于凸轮轴属于典型的细长杆件,其磨削加工性能较差,同时,凸轮的非圆轮廓特性,以及数控X-C两轴耦合联动切点跟踪的磨削加工方式给工艺系统的动态特性带来极大的挑战,容易引起磨削系统的振动和噪声,严重影响加工工件的表面质量。因此,本文以凸轮轴高速磨削工艺系统稳定性为研究对象,开展了以下几个方面的研究:首先,本文对凸轮轴数控高速X-C两轴耦合联动切点跟踪恒线速度磨削加工方式进行了理论推导,得到凸轮恒线速磨削相应的数学模型;建立了凸轮轴磨削系统动力学模型,并对凸轮轴磨削磨削力、动态磨削深度以及当量砂轮直径等磨削过程动态影响因素进行了建模分析与计算;基于所建立的磨削动力学模型,对磨削工艺系统的极限临界磨削深度值进行了推导,并基于课题组前期对磨床整机动态特性的研究结果,对磨削系统的相关动力学参数和模态参数进行了识别,从而利用MATLAB绘制出磨削系统稳定性叶瓣图。其次,本文基于MATLAB/Simulink搭建了磨削过程颤振仿真模型,选取了一组磨削工艺参数值对磨削过程进行了数值仿真分析,得到磨削过程的振动位移时域图,并结合课题组前期对凸轮轴磨削过程动态磨削力的实验研究结果,对磨削工艺系统颤振振幅的变化趋势进行了相应的解释说明;随后,又结合前文的稳定性分析叶瓣图,选取了一些有代表性的磨削工艺参数组合对磨削过程进行数值仿真,得到各组磨削工艺参数的振动位移时域图,由此判定磨削系统在该组工艺参数下能否实现稳定磨削,并与稳定性叶瓣图的磨削稳定区域进行对比验证;本章最后还对磨削系统的刚度、阻尼特性进行了仿真分析,得出增大磨削系统的刚度和阻尼都能够相应的提高工艺系统抵御颤振变形的能力。最后,本文设计了凸轮轴高速磨削振动测试实验,并搭建相应的振动测试实验平台;根据设计的实验方案进行凸轮轴高速磨削振动测试实验,通过采集磨削过程的振动信号,由相应的实验数据采集分析平台,得到各磨削工艺参数组合下工艺系统的振动频谱对比图,由此即可得到不同的磨削工艺参数对磨削振动及工艺系统稳定性的影响,从而验证了本文关于磨削系统稳定性分析及仿真研究结果的正确性。