随着制造业的不断发展,数控机床加工的工件几何形状越来越复杂,其加工程序的编制也变得更加困难,在实际加工过程中易出现加工错误从而引发生产安全事故。在加工前进行加工仿真,能有效验证加工程序的正确性,进而缩短产品的研发生产周期。本文针对数控加工仿真技术,对刀具扫掠体建模、模型的布尔运算等相关理论进行了深入研究,并开发出相应软件原型。在数控加工仿真过程中,刀具扫掠体与毛坯模型的布尔运算计算量巨大。本文为缓解其计算耗时问题,设计了一款基于多线程技术的数控仿真架构。并基于数控系统内部的插补数据,实现工件的加工仿真。针对数控机床结构的多样性,采用了一种适用于任意机床结构的运动学建模方法,建立基于插补数据的机床运动到刀具位姿变换的映射关系,为数控加工仿真提供运动学理论。刀具扫掠体几何模型的精度和构建方法直接影响刀具扫掠体与毛坯模型间布尔运算的精度和速度。本文分析了包络理论和数控系统内插补数据的特点,给出了一种刀具扫掠体快速构建方法,并形成刀具扫掠体几何模型的建模方法。根据该方法,分别以球头刀的三轴运动和多轴运动为例,对建模方法的正确性进行验证。针对传统八叉树的几何表达精度问题和搜索效率问题,提出了一种基于编码改进八叉树的自适应体素化方法,实现对毛坯几何模型的体素化。并结合距离场值理论,推导了刀具扫掠体几何模型的场值计算方法。针对布尔运算的效率低问题,提出了一种基于广度搜索的局部更新布尔运算方法,有效提升布尔运算的速率。基于设计的数控加工仿真系统架构,完成多轴数控加工仿真软件的开发。通过对长方体边的试切以及实际的三轴、多轴加工仿真案例的实验,验证数控加工仿真软件的机床运动学仿真功能、和加工仿真功能的正确性。