铁路运输是我国交通的重要组成部分之一,在国民经济建设中发挥着十分重要的作用。目前,我国的铁路交通跟不上经济快速发展的需要。因此,火车提速对于缓解运力紧张和促进经济发展是十分必要的。但是限制火车提速一个主要原因是铁路维护和检修装备比较落后,特别是火车轮对修复装备。国内大多数车轮车床都不是数控车床,工人劳动强度大、修复精度不高。如果购买国外先进的数控设备不但价格高而且设备维护不方便,因此,开发自主高性能数控车轮车床势在必行。本文结合实际项目,围绕火车车轮踏面数控加工系统的开发进行了系统深入的研究。本文在以下方面开展了研究工作:(1)针对车轮踏面数控修复的要求,建立了车轮踏面数控加工的数学模型;(2)结合车轮踏面的形状特征,研究了数控车轮车床的在线检测技术。并针对测量的效率、误差等问题进行了深入的研究;(3)研究了车轮踏面的数控加工方法,对加工的刀具轨迹规划、工艺、刀具的选择及补偿技术和加工误差等问题也进行了研究;(4)研究了火车车轮车床加工的安全保障技术;(5)针对车轮踏面修复的需求,在华中“世纪星”数控系统平台上二次开发了车轮踏面修复控制系统。