本发明涉及一种适于加工闭式复杂曲面的非圆刀具铣削加工装置，用于解决闭式叶轮、叶环、机匣流道的机械加工问题。该装置具有闭式叶轮等的流道能够包容的弯曲刀具基体和其前端的可转位刀片形成的一种非圆截面弯曲工具，工具的后端连接在一个十字滑台的顶层滑台上，该十字滑台包括滑台底座、具有U向导轨的中间滑台和具有V向导轨的顶层滑台，顶层滑台和中间滑台分别通过安装于底座上电机的输出轴上安装两组相位差90度的偏心振动机构驱动，在顶层平台上合成为椭圆运动。本发明的加工装置可以显著提高曲面的加工行宽，从而提高曲面的加工效率和加工质量，并且同时提高了工艺系统的刚性，特别适合对半封闭空间的曲面进行加工。