叶片在汽轮机、燃气轮机、航空发动机、船舶推进器等动力装置中是关键零件。叶片型面作为典型自由曲面所具有的复杂的几何形状特征,使得它的设计加工历来就是难点。围绕着叶片型面的抛光磨削加工,目前国内还没有经济可靠的数控抛磨设备,各大叶片厂家不得不引进价格高昂的多轴砂带抛磨数控机床、抛磨工业机器人。结合我国具体国情,研究叶片型面抛磨加工相关技术,自主研制一套经济、高效、能满足一定精度要求的叶片型面抛磨数控加工专用设备,切实解决叶片生产当中实际存在的这一生产难题具有十分重大的意义。一套完整的数控机床设备主要由配套CAD/CAM系统、计算机数控系统以及机床机械结构本体三个部分组成,叶片砂带抛磨数控设备的研制也主要涉及这三个方面内容的研究。本文首先分析叶片几何特征对控制刀具位姿的影响,从理论上对完成叶片砂带抛磨加工所需机床轴数作出了合理解释,初步确定了机床结构形式,提出“三轴数控+两轴手动”的五轴联动数控加工方案。在此基础上,沿着数控加工路线,以叶片模型为输入,生成刀轨,完成前置处理。推广应用机器人学中经典的D-H法成功解决了五轴机床运动学建模问题,通过运动学反解,跳过由刀轨生成NC代码的后置处理过程,将刀位轨迹直接转化为机床各轴运动参数。将该结果输出到仿真环境中,以机床运动加工过程仿真取代刀轨验证仿真和数控代码验证仿真;输出到开放式数控系统,驱动机床,从而实现了叶片型面砂带抛磨加工的CAD/CAM/CNC的一体化集成。在CAD/CAM系统方面,UG、Pro/E等商业软件作为通用软件均不能针对叶片砂带磨削加工的实际情况进行仿真、辅助制造。为此,在UG环境下,综合UG建模装配、二次开发、运动分析各功能模块完成三类五轴机床叶片抛磨加工的加工过程仿真。在已有基于OpenGL的CAD建模系统框架上,增加了自由曲线、曲面的建模功能,并实现了叶片型面的CAD建模,将UG平台上的加工过程仿真移植到基于OpenGL的开放平台上。在数控系统方面,采用基于PC总线的国产固高GE-400-SV运动控制器作为控制系统的硬件核心,建立了一个针对叶片砂带抛磨加工的开放式三轴“软数控系统”。