为了适应某些特定环境下的特殊功能要求,有些柱状零件需要设计成非圆截面，产生特殊运动规律。在软靠模非圆数控加工中，利用给定参考指令和外部扰动信号是周期性的特点，控制快速刀具进给机构高速往复运动插补车削转动工件，生成非圆轮廓。这种车削方法柔性好，加工精度较高，能通过修改软靠模参数来切换功能加工不同的非圆截面，但是在车削的非圆截面零件的非圆度较大时，车削加工过程中的切削角和切削速度变化较大，且呈周期性规律，大大减小刀具的使用寿命，加工质量也有所降低。本文设计了一种新型的车削刀架，能实时调整刀具的倾角和主轴转速，保证车削加工过程中的切削角和切削速度恒定。从根本上解决了传统软靠模非圆加工方法的缺陷，改善了刀具的工作环境，使刀具的使用寿命得到提高，同时恒定的切削角和切削速度也提高了工件的加工质量。与传统的软靠模非圆车削加工不同，本刀架提供两个自由度的执行器，通过两个执行器的运动合成产生设计轨迹。在直线执行器的基础上配有上下摆动执行器可以补偿在工件旋转车削时由工件截面轮廓变化引起的切削角变化。通过摆动执行器调节的刀具倾角，此倾角大小刚好为切削点处的压力角。为实现数字化非圆加工，本文搭建了完整的非圆加工平台，配备PMAC高速运动控制器，对平台的控制系统的控制算法进行了仿真。根据新型刀架的工作原理和结构特点，对车削加工快速进给机构进行了运动建模、仿真和动态性能测试试验，完成了实物非圆截面加工。试验结果验证了设计方案可行性和控制策略的可靠性。