随着科学技术的发展，自由曲面已经是工程中最复杂而又经常遇到的曲面，而自由曲面形成原理复杂，加工困难，精度不易保证，因此多采用数控自动编程进行数控编程加工。具有复杂外形的零件加工时往往没有现成的图纸或CAD模型，近年来发展起来的逆向技术已成为这些产品获得CAD模型的重要手段。因此，逆向工程的自由曲面数控加工技术在航空、造船、汽车、能源等等众多领域得到了广泛应用。　　 在自由曲面数控自动编程中，刀位轨迹是自由曲面数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容。刀位轨迹的优劣将直接影响其加工精度和加工效率。然而，在保证刀位轨迹的精度的情况下则会导致加工效率的降低；相反，保证了加工效率却又导致刀位轨迹精度的降低。因而，如何既保证刀位轨迹的精度又提高加工效率成为了数控加工中需要解决的一个关键问题。　　 针对以上问题，本文对逆向工程中自由曲线曲面理论、数控自动编程、刀位轨迹生成进行了研究。对于不同形状特征的曲面片，本文提出用等参数线法和等残留高度法两种刀具轨迹生成法分别进行加工。参数线法计算简单速度快，而不足之处是当加工曲面的参数分布不均匀时，切削行轨迹也不均匀，加工效率不高。等残留高度法由于控制了切削行的残留高度，所以加工表面质量得到了保证。针对参数线法的缺点，本文引入一种控制残余高度的球头刀刀位轨迹生成的非均匀偏置法。这些研究，为设计开发系统奠定了必要的理论基础。　　 本文以OpenGL和VC++6.O为开发环境，开发了一个基于Windows的小型CAM系统，对引入的刀位轨迹算法进行了仿真验证。该系统可以显示具有真实感的三维图形，运行稳定并具有丰富的人机交互功能。