数控机床通过控制不同的运动轴、联动轴来实现不同的成型运动,从而实现不同形状零件的加工。数控机床控制的轴数和联动的轴数不同,对应所能形成的运动轨迹也就不同,能够加工的零件的复杂程度也就不同。四轴控制的数控机床在三轴联动形式上,增加了旋转轴控制要素,从而使运动形式变得较为复杂,限制了设备的实际使用效能。本文以四轴立式数控加工中心为例,对机床联动运动轨迹及加工应用进行分析研究,以辅助工业实践中零件自动编程,提高设备的实际使用效率。分析了四轴联动的典型运动轨迹,并以UG软件为平台建立了四轴联动的运动轨迹模型,模型的建立可用以指导具有相同形状要素的零件建模。重点分析了四轴立式加工中心不同轴的组合的运动轨迹的数学建模并给出了其轨迹曲线,得到了不同控制轴组合的轨迹运动规律。由此提出了适于四轴加工零件的基本要素和特点,通过虚拟加工实验该模型在零件建模和加工过程具有一定指导意义。建立了铣刀通用的几何模型,以球头立铣刀为重点,建立了整体式球头立铣刀S型几何刃线方程。在对刀路轨迹规划原则分析的基础上,创建了四轴联动刀轨,并以具有回传特征曲面的涡扇轴作为典型零件进行建模。为解决复杂零件的编程的可靠性,避免刀具、各运动轴、夹具之间可能存在碰撞或超行程等问题,建立了虚拟四轴立式加工中心机床,完成了涡扇轴的编程及虚拟加工。编程人员可以在计算机上模拟整个数控机床的切削环境,校验NC程序,而不必在实际的机床上运行,节省编程时间,提高效率,而且极大的避免了损坏零件甚至损坏机床的可能。建立了法向误差的模型,给出了法向误差的计算方法。在误差计算过程中,为寻找过理论曲面上任意一点的法线与实际曲面的交点,提出了切平面投影分析法,从而可以有效地分析实际加工曲面与理论曲面之间的误差情况。