凸轮轴等异形零件是发动机配气机构、纺织机械及自动化生产线的关键零件，其加工精度、效率、表面质量等要求越来越高，推动了高速随动磨削技术的发展。砂轮架是凸轮轴磨床关键的功能部件，高速高精凸轮轴磨削中存在的轮廓误差、粗糙度、波纹度等问题对砂轮架的动力学特性提出了新的要求，解决这些问题主要从砂轮架的结构形式及主轴和进给系统的跟踪能力着手。针对上述问题，在分析国内外凸轮轴磨削最新研究发展与应用的基础上，开展高速高精CBN凸轮轴磨床的核心部件——动静压轴承电主轴、直线电机结构形式的砂轮架的研究工作。研究内容主要包括以下几个方面：恒线速度凸轮轴磨削运动学分析，磨削力分析与仿真，磨床砂轮架整体结构设计及强度校核与模态分析等。首先，建立了恒线速度凸轮轴磨削运动学模型。分析凸轮等异形零件轮廓曲线，采用三次样条插值方法拟合凸轮升程曲线，建立凸轮转角、砂轮架中心位移的运动学模型，得到恒线速度磨削加工时砂轮架理论位移、速度、加速度表达式，求解最大速度、加速度，为后期结构设计进给电机选型提供理论依据。其次，进行了磨削力分析与仿真。运用概率统计方法模拟砂轮沙粒磨削状态，运用有限元仿真手段建立单颗磨粒高速磨削动力学模型，在此基础上求解磨削力，为砂轮驱动电机选型奠定基础。最后，完成了砂轮架整体结构优化设计。在凸轮轴磨削运动学分析、磨削力计算的基础上进行CBN凸轮轴磨床砂轮架方案设计。运用ANSYS有限元分析软件，对关键零部件进行了强度校核，从而保证砂轮架的强度并提高了砂轮架刚性，实现轻量化设计；对砂轮架进行模态分析，避开振源频率，降低了振动对加工质量的影响。