目前,许多产品的设计都包含自由曲面,尤其是在汽车,航空航天、造船、模具等行业,自由曲面主要用于产品功能和视觉效果的改善。自由曲面表面特征光滑,通常包含凸、凹、鞍形等特征,有时包含这些特征的混合形状,以满足其应用需求。三轴或五轴计算机数控(CNC)机床用于加工自由曲面。旨在减少整体刀具路径长度的方法已成为计算机辅助制造(CAM)领域中的一个巨大研究课题。这种方法通常是固定残余高度约束下生成自由曲面加工刀具路径最短,刀具路径长度信息是预测加工时间的重要因素。本文在前人研究的基础上,研究了不同的自由曲面特征,使用不同的加工刀具轨迹生成策略的效果,对自由曲面加工策略的选择具有一定的指导作用。主要做了一下工作:(1)提出了一种自由曲面特征提取算法。根据曲率,将自由曲面的特征定义为凸,凹和鞍三种类型。边界跟踪方法旨在提取混合特征表面的每个特征边界。获得具有单个曲率特征的表面区域。(2)根据自由曲面的加工特征,采用等参数和等残余高度两种加工方法来分析刀具轨迹的产生。通常,等参数和等残余高度加工方法要求机床用户输入一些刀具路径信息,据此,在加工表面上生成刀具路径。(3)通过编程计算,研究三种类型的自由形状特征(例如凸形,凹形和鞍形),并运用NX 9.0软件,通过等参数和等残余高度方法在3轴和5轴CNC加工中生成刀具路径,并采用不同的刀具路径策略,例如Zig,Zig-zag和螺旋,计算生成刀具轨迹的长度,并依此评价不同自由曲面特征所采用不同的加工策略的效果。(4)对于每种生成刀具路径的方法和策略,刀具路径的长度都是使用C++语言编程计算的。结果表明,采用Zig-zag刀具分布策略的等残高方法在凸面,凹面和鞍形曲面的3轴和5轴CNC加工中生成的刀具路径总长度最短。