非圆异面零件在纺织机械、汽车发动机、轻工装备和航空航天领域有广泛的应用。传统的车削加工采用的是将刀具固定在车刀系统上,与恒定转速的主轴配合加工的方法。这样由于非圆零件轮廓的不均匀性,导致加工过程中切削压力角和切削速度周期性的变化,这会影响到刀具的使用寿命以及工件表面的加工质量。本文基于传统方法的不足,研究一种实时变角度补偿加工方案,并在此上进行轨迹插补和轮廓误差分析。本文在搭建的非圆异面零件车削加工平台上,进行了整个平台系统的运动学分析,对平台结构进行基于D-H法的坐标变换分析,得到从工件坐标系到刀具的整个运动链的齐次变换矩阵,建立了刀具位姿在工件坐标系下的表示方程。通过运动学正逆解,在保证切削角恒定为0的前提下,求解得到各轴参考指令和刀具位姿之间的运动学关系。同时,对非圆异面轮廓样条进行插补规划。首先采用Simpson法计算整个轮廓样条长度,然后用七次多项式在保证速度和加速度的前提下进行插补,将整个样条长度离散成一段段首尾相连的线段,最后采用梯形加速度对插补样条首尾进行速度规划,保证整个样条轮廓在平稳阶段切削速度保持恒定,以提高工件加工表面质量。为了将轨迹插补算法生成的各轴参考指令用于实际加工实验,在TwinCAT上进行上位机软件开发,主要用于数据转换、指令传输以及数据采集,将采集的相关数据进行分析,对比变角度补偿方案和传统加工方案的效果,最后在采集的数据基础上,进行两种加工实验最终轮廓的误差计算,以检验哪种加工方案的轮廓精度更高,通过最终的实验数据分析得到:实时变角度补偿加工方法在减小切削力波动、跟踪误差以及提高轮廓精度上较传统方案具有明显的优势。