自由曲面数控加工是现代制造业研究的重要内容之一。在自由曲面的数控加工中刀具轨迹的生成是关键的环节,因为刀具轨迹生成算法的优劣在一定程度上影响最终加工表面质量和加工效率。本文在参阅了大量相关文献的基础上,对优化刀具轨迹生成方法进行研究,提出了几种用空间填充曲线进行刀具轨迹生成的算法。由算法直接生成的填充曲线有很多,基于Hilbert填充曲线的优点,研究用此曲线进行刀具轨迹生成问题。总结出了用矩阵法描述该曲线在平面上的形成算法,采用matlab软件编程得到了不同阶次的曲线；构建了有效的算法,将平面Hilbert填充曲线在设计曲面上进行了空间矢量化,从而实现了不同阶次曲线在曲面上的映射图,为填充曲线刀具路径生成提供了理论基础；针对该方法只适合矩形区域填充的缺陷,提出了平面裁剪Hilbert曲线生成算法,对边界复杂的曲面也可进行不同阶次曲线的填充,扩充了该刀具轨迹生成方法的使用范围。在以上研究基础上,结合等参数线法刀具轨迹生成方法的优点,提出在由等参数线法形成的加工路径网格的基础上进行优化路径寻找的思想。当网格形成后,用求解最小哈密顿路径方法构建了算法,实现了在网格上进行最优路径的寻找,进而形成一种新的填充曲线刀具路径生成方法,即通过在网格上寻找最优路径的过程中形成刀具路径,通过与等参数线法刀具路径生成比较,验证了该方法的有效性,为提高曲面加工效率提供了方法指导。在对等参数线填充曲线刀具路径形成过程分析之后,在网格的形成问题上,研究自适应网格的形成算法,提出用自适应网格生成的方法去构建路径寻优的思想。在前人对优化刀具路径自适应网格形成的基础上,提出了启发式自适应网格形成算法,采用matlab软件编程生成了优化路径形成的自适应网格,通过网格上的路径寻优,形成了基于自适应网格填充曲线刀具路径的生成方法,通过比较,该方法的有效性也得以体现,为提高曲面加工效率提供了方法指导。