空间曲面零件广泛应用于航空航天、汽车、船舶等行业，其结构复杂、表面扭曲程度大，是典型的难加工零件。本文以分级叶轮为研究对象，对加工时刀轴矢量控制策略和仿真技术进行了一定探索：（1）以刀具的曲率干涉和刀杆干涉为研究对象，建立基于分级叶轮流道面刀触点的通用刀具有效切削半径模型，考虑刀具前倾角和侧倾角的影响建立刀具外表面的旋转体模型。通过对干涉模型的求解获得刀轴倾角的非干涉取值范围，并探索了他们对刀具位姿影响的一般规律。（2）以运动轴线性插补为理论依据，对旋转轴加工中产生的非线性误差现象进行了分析，并按形成机理划分为刀具轨迹误差和角度误差。随后建立基于机床运动学正、逆解的误差计算模型，得到误差极值最大合成效果出现在理论走刀路径中点的结论，进而采用中点线性插值法降低误差。（3）以非线性误差为判据，利用样条曲线在所有型值点处一阶、二阶导数连续的特性对新插入的刀位点进行刀轴矢量光顺处理，再将光顺后的刀轴进行曲率干涉和刀杆干涉检查，得到分布合理的非干涉刀轴矢量方向，同时满足非线性误差和刀轴矢量光顺的要求。本文通过对曲率干涉和刀杆干涉的研究，建立了倾斜角的计算模型，利用样条曲线实现刀轴矢量的光顺，最后在VERICUT中进行模拟仿真并进行了实际加工。本课题的研究成果已在具有双转台结构的立式五轴加工中心上得到验证，为多轴复杂零件的加工提供了重要的理论依据和现实意义。