碳纤维复合材料(CFRP)因其比强度高、比刚度高等优越的机械性能,被广泛应用于航空航天领域、国防领域及交通运输领域。但由于其力学性能呈各向异性,故在制孔过程中极易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷,且碳纤维复合材料无法修复或修补,一旦发生二次加工质量不合格,会造成重大经济损失。在诸如火箭、飞船等航天器中有一类用碳纤维复合材料制成的大尺寸薄壁筒形构件(以下简称筒形件),其中有大量铆接和螺接孔、窗口等需要在成型后进行机械加工,这些特征的加工质量直接影响到航天器的装配精度和使用性能。对于此类筒形件,目前国内多以“手工加工”为主,其加工效率低下,严重制约了产品的研制进度和量产能力。利用电镀超硬磨料刀具加工复合材料的“以磨代钻”工艺的提出,极大地提高了复合材料的加工质量和加工效率。但该工艺要求主轴具有高的转速(5000～15000 r/min),目前国内尚无针对简形件使用该工艺进行加工的专用数控设备。本文针对目前复合材料筒形件采用传统手工加工造成精度低、效率低的问题,通过分析筒形件的结构特点及加工要求,研究对比现有机床的结构布局,提出了“定悬臂可移动立式回转工作台”筒形件专用原理样机的总体布局方案,该方案应用定悬臂结构解决了传统悬臂梁由于移动引起的精度不易控制的问题。在此基础上进行了原理样机底座、立柱和悬臂梁等关键部件的结构设计。应用ANSYS对原理样机的底座、立柱和悬臂梁进行了结构静力学分析和模态分析,结果表明原理样机的变形小,刚度完全满足设计要求,抗干扰能力强。应用UG软件建立了筒形件的三维模型,规划了筒形件的加工轨迹,构建了用于筒形件专用原理样机的后置处理器,并生成了可在筒形件专用数控原理样机上进行筒形件数控加工的NC程序。通过VERICUT软件完成了筒形件虚拟样机的构建,并在此基础上对筒形件NC程序进行了虚拟切削验证和筒形件专用原理样机的加工仿真。筒形件专用原理样机的研制,实现了筒形件低成本、高精度、高效率的加工,并为筒形件专用数控原理样机的定型生产奠定基础。