叶轮类复杂零件的多轴加工是数控技术研究领域的重点与难点，其难点在于叶片形状多为非可展直纹面，采用端铣加工不仅效率低，加工表面质量较差，刀具磨损严重。而侧铣加工不可展直纹面可解决上述问题，但要求对面向制造的叶片造型和侧铣加工刀位算法进行深入研究，以减小加工误差。为此，本文通过分析不可展直纹面侧铣加工特性，主要对以下工作展开研究：首先，利用NURBS插值技术对叶片型值点进行了优化。研究了直纹面叶片常用的造型方法，通过分析比较各自优缺点，应用NURBS反求算法对叶片截面型线控制点进行了计算。利用弦高公差法对数据点进行了重新分布，并对面向制造过程的叶片等距面生成方法做了研究。提出模型评价体系方法，验证了曲面的光顺性。其次，通过对三点偏置算法进行优化研究，提出了一种基于动态滑动索引计算最优刀轴矢量的方法。基于环形刀本身结构特点，引入比例因子对初始刀位矢量进行了确定。研究了侧向偏置矢量刀轴优化方法，并利用偏差度量法计算对比出不同比例因子的最大过切合欠切值。再次，提出了一种适合锥铣刀侧铣直纹面的刀轴优化算法。基于对圆柱刀三点偏置的研究，求取了锥形刀的初始刀位位置。通过在U，V参数可变范围内对刀轴进行偏置优化，从而计算出最优的刀轴矢量方向，提高了加工精度。最后，基于本文规划的侧铣刀位生成算法，对不同算法进行了试验验证。通过对比加工时间与叶片表面质量，得到应用本文算法的叶片表面精度要好于对比算法，有效提高了叶片表面质量与加工效率。验证了本文刀位优化算法的正确性。并设计了叶轮叶片侧铣加工工工艺系统。应用UG二次开发和VC++混合编程技术对不同模块进行了编程，实现了曲面造型，刀位轨迹优化，为侧铣加工提供实际指导。