随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，越来越多的复杂自由曲面零部件在工程中被采用。曲面加工的精度要求也越来越高，但伴随着加工效率下降，导致加工成本过高。传统的数控加工方法难以适应复杂曲面零件的高效高质量加工要求。如何提高复杂曲面加工的效率和精度一直是数控加工中亟待解决的问题。本课题针对复杂自由曲面的加工质量和加工效率，研究数控加工方式、刀具行走路径、包络迹高度、表面质量和形状精度。　　 首先，建立了行走路径曲面的生成方法，在该行走曲面上可以沿着任意方向规划复杂自由曲面数控加工的行走路径。在此基础上构建等包络迹高度的行走路径算法，建立了在等包络迹高度数控加工方式下，刀具中心坐标与工件相切点的关系以及包络迹高度与刀具行走间距的关系。并推导出，刀触点等间距加工时，在行距一定的情况下，加工曲面上包络迹高度的分布情况。　　 其次，建立了曲表面曲率分布PV值作为复杂自由曲面的表面特征参数，用于评价和预测数控加工效率和数控加工精度；建立了刀位轨迹长度和包络迹高度分布PV值的评价模式。在曲率分布PV值小于0．5mm-1时，加工效率降低的幅度仅为4～7％；曲表面曲率分布PV值的增加可以使最大残余高度分布PV值增大，降低数控加工精度。在曲率分布PV值小于0．5 mm-1时，加工精度降低为1/6～1/7。　　 再次，编写CNC数控程序进行曲面的实验加工，通过白光干涉仪对加工表面进行的检测，并计算比较了不同走刀方式和包络迹高度参数下，工件的表面粗粗度和表面波纹度。并对加工得到的自由曲面进行三坐标测量，然后采用ICP匹配方法对测量数据与理论自由曲面进行曲面匹配，对匹配后的数据进行分析，并比较不同走刀方式下自由曲面加工的平均形状误差。　　 最后，采用RBF神经网络来逼近自由曲面形状误差的分布函数，通过RBF网络输出结果与实际误差进行比较分析，证实了逼近误差函数的准确性。根据误差分布函数修改数控指令，进行误差补偿加工，加工得到的自由曲面的平均形状误差为0．0474mm，与没补偿时曲面的平均面形误差0．0637mm相比减少了20％。