本课题针对水轮机产品的数控制造工艺,尤其在面向高效切削加工CAM系统缺乏的情况下,寻求一种在传统CAM系统上实现高效切削加工的策略。论文以复杂曲面的高效加工为研究对象,从模板开发、刀具轨迹和刀轴矢量的规划、虚拟加工技术、切削参数优化技术等方面进行了研究,主要完成了以下工作：(1)论文针对各种曲面的结构特点,基于CAD/CAM软件平台,开发出了高效的三维建模和编程模板系统。经过分析对比,证明了该技术可大幅缩短技术准备周期。(2)论文提出了高效的粗、精加工刀位路径规划技术。粗加工采用基于残留模型的刀位路径生成方法；精加工采用参数线算法生成曲面刀位路径,提出利用边界点刀轴插补算法生成难加工区域的刀位路径,并利用边界插补矢量完成加工区域的划分。(3)基于数控机床的虚拟加工技术实现了产品的数字化加工过程,优化了刀位路径轨迹,并检验高效数控加工工艺的科学性,提高了机床利用率。(4)针对叶片类零件的刀位轨迹规划方案,基于VERICUT建立了切削参数优化库,实现了各加工阶段的切削参数优化。(5)在五轴联动数控机床上完成了整体叶轮的加工,验证了上述技术的可行性,实践证明综合运用该技术后,叶轮制造效率可提高30%～50%。本论文总结出了一套高效的多轴联动数控加工工艺技术,该技术已经成功应用到水轮机行业多种部件的数控加工工艺中,制造效率和制造质量完全满足科研和生产的需求,同时,该课题部分技术还具有通用性,可用于其它制造业产品部件的多轴联动数控加工。