叶轮是机械装备行业重要零件，在能源发电、航空航天、交通运输、冶金等领域应用广泛。不同的加工方法对叶轮的加工精度和表面质量有很大的影响。随着数控机床技术和数控编程技术的发展，采用五轴联动机床加工复杂曲面零件，极大地提高了加工效率，降低了其工艺复杂性。在分析叶轮的几何结构特点和常规的粗、精加工工序划分的基础上，研究了叶轮加工的工艺难点，提出了将叶轮的加工划分为以大量切除毛坯材料为目的的开槽粗加工、以均匀余量为目的的叶片半精加工、流道精加工和以保证尺寸和精度为目的的叶片精加工四道工序的工艺方案。研究了五轴数控加工的刀具轨迹。针对流道的加工，为便于对刀轴的控制，铣削方法采用端铣方式。在流道开槽粗加工阶段，首先以变切深等高分层确定了走刀层面，然后提出了一种基于等残高法的倒V型走刀路线方法，分别对每一切削层生成其刀具路径。对流道精加工，为了保证加工精度，避免产生刀痕误差，采用等参数线法规划其刀具路径，分别采用类似的方法在盖盘面上生成开槽和流道精加工的刀轴控制线。分析了直纹面加工刀轴矢量的控制方法，根据叶片型面的特点，对叶片的半精加工和精加工，采用侧铣的切削方法，确定了侧铣叶片的走刀路线，规划了叶片半精加工和精加工的刀具轨迹。根据叶轮加工工艺方案和刀具轨迹规划，基于CAXA制造工程师，对叶轮完成了建模和CAM刀具轨迹生成，并针对DMU50V机床将刀具轨迹后置成符合heideihain530系统的数控程序；在DMU50V虚拟机床仿真环境中对研究的刀具路径和生成的数控程序进行了仿真验证。仿真结果证明了刀具轨迹和数控程序的正确，同时也验证了倒V型刀具路径方法应用于叶轮流道开槽加工要比等参数线刀具路径方法节约加工时间。论文研究的内容对其他复杂曲面零件的五轴加工也具有一定的参考价值。