随着社会现代化的脚步，非圆截面零件在汽车、航空、航天等领域有着广泛的应用。车削是非常有效的加工方法，而普通车床不能实现非圆截面加工，必须设计专用的非圆加工平台。本文设计了这样一个加工试验平台，并对其中的关键技术进行了深入的研究。首先对非圆截面零件的曲面特征和成型过程进行了详细的分析，总结出在主轴旋转系统和拖板定位系统的基础上，配以刀具高速往复进给机构，就可以搭建起非圆截面零件的加工实验平台。分析还得出其中刀具配合主轴旋转进行的往复进给运动是实现非圆加工的关键技术，确定其为技术难点，也是研究重点。设计了刀具高速往复运动机构。采用音圈直线电机直接驱动刀具，省去了一套中间传动机构所来带来的响应滞后和传动误差，以实现较高的控制精度和运动频率。实现了刀具闭环运动控制。采用光栅尺作为位置检测装置，利用数字信号处理器的快速运算能力实现实时采样和复杂算法的计算。搭建起非圆车削加工实验平台。将刀具往复进给系统安装到拖板上，给主轴电机、拖板控制电机分别配上驱动器，结合多轴运动控制器实现平台的多轴协同运动控制。最后在非圆车削加工试验平台上完成了实验验证。一组实验是在主轴空载时进行的模拟加工椭圆截面实验，对仿真数据进行了分析；一组实验是加工实物工件，得到了零件加工误差曲线。实验结果验证了本文方案设计的正确性。