随着现代信息科学与技术的发展,传统装备制造正从智能化、信息化两个方向发展。作为我国装备制造业的“工业母机”,数控机床的智能化水平的高低对于智能化制造战略实施起着重大的影响。将机床状态监测与网络通讯技术、传感器检测技术、信息处理技术深度融合起来具有十分重要的研究意义,可以大幅加速我国机床走向智能化的步伐,提高智能化水平。数字孪生是指通过运用新兴的信息技术以实现虚拟仿真模型的构建,用于描述对应物理实体的特征、性能、行为和规则,进而监控物理对象行为、预测物理对象性能和反向控制物理对象的技术。作为实现物理空间和信息空间融合的最佳方法和手段,近年来有关于数字孪生机床的一些相关技术研究已经引起了国内外学术界、企业界的广泛重视。本文将五轴数控机床作为研究对象,基于复杂制造装备的智能化监控需求,完成对图形引擎虚拟仿真等关键技术的研究,建立虚拟机床模型,在此基础上设计并开发一套面向数字孪生的虚拟机床建模与监控系统,实现数字孪生概念在数控机床领域的应用。本文主要研究内容包括如下:（1）面向数字孪生机床建模与监控方案设计。确定方案的设计目标并进行方案的功能需求分析,以此确定方案总体架构,针对虚拟机床建模及可视化监控的特点,分析机床虚拟模型构建和状态监控等关键问题。（2）基于多维度的五轴机床数字孪生模型构建。从几何、逻辑、数据三个维度描述物理机床,构建与物理机床外形高度相似、运行逻辑一致、运行数据融合的虚拟机床模型。保证数字孪生模型具有视觉、结构、逻辑上的孪生以及数据实时交互的能力。（3）基于数字孪生模型的五轴机床实时状态监控。在机床数字孪生模型的基础上,提出基于事件驱动的状态检测技术,用于对采样数据进行分析、处理。然后可视化处理数据,将数据映射至数字孪生模型。基于上述技术,构建机床实时状态监控方案,实现机床远程状态监控。（4）数字孪生系统开发与验证。搭建系统所需的开发环境并设计系统软件框架,完成各功能模块的界面设计、交互实现后,以某五轴机床为对象进行实机测试,对该实例运行过程中系统的流畅性、实时性进行分析。实验表明系统运行稳定、可靠,模型可视化效果良好,运动流畅无卡顿,实时数据采集延迟低。