弧面凸轮机构是一种高速、高精度空间垂直轴传动的分度机构,由美国人C.N.Neklutin于20世纪20年代发明的。凸轮工作曲面轮廓要求精度高,形状复杂,加工制造难度较大,但国外已经是成熟的技术,且多是在数控机床上采用范成法加工。而国内对弧面分度凸轮加工方面的研究起步较晚,而且多限于普通弧面分度凸轮。高精度弧面凸轮的加工需要用具有双回转坐标、且在空间位置有特定要求的数控设备来加工。目前,从国内加工弧面凸轮专用数控铣床的情况来着,高精度弧面凸轮加工的专用数控机床普遍存在一定的缺陷,有待进一步发展和改进。因此有必要重新开发和研制新一代加上弧面凸轮的专用数控机床。首先,在广泛收集国内、外相关资料的基础上,通过对已知的几种加工方法的分析与比较,提出了高精度弧面分度凸轮的精密加工方法—“范成法和两重包络法”相结合。采用高速铣削方法,改进走刀方式,以铣刀的侧刃精加工凸轮廓面;编写了高精度弧面分度凸轮的加工工艺;生成刀具轨迹;结合机床对刀轨进行后处理工作,并建立虚拟机床,利用仿真技术对加工过程进行模拟验证。为零件加工提供了理论依据,节省了时间,提高了工作效率。其次,从切削剪切变形和刀具离散化理论出发,推导出高速铣削条件下铣削力和切削速度的关系模型。并通过切屑变形系数来修正模型中的剪切角计算公式。为切削力和切削功率的计算以及结构设计和电机选型提供了技术支持。然后,通过对弧面分度凸轮的工作原理、加工工艺和加工过程的分析,并应用模块化思想,提出了弧面分度凸轮加工平台的立式和卧式两种设计方案。经过对比分析,最终确定了采用卧式结构,五轴联动,工件的回转进给运动分别通过数控分度头和回转工作台实现,并采用电主轴技术的CNC专用铣床。