随着航空航天、汽车、工艺品、模具等行业的飞速发展,具有自由曲面的复杂零件越来越多,逆向工程就成了获得该类产品CAD模型的重要手段,而数控加工技术为该类产品加工提供了主要方法。本文对逆向工程中,自由曲面零件的三维数据采集,曲面重构,特别是数控加工刀具轨迹生成、加工仿真及NC代码的自动生成进行了理论和实践的研究。建立了以测量点云数据为对象的CAD/CAM系统,该系统以VC++为工具,成功地把点云获取及造型、工艺数据库、Pro/E集成在一起,实现了对数据导入,工艺参数输入,刀具轨迹生成与仿真及NC代码生成功能。分析了复杂曲面数控加工的切削方式、切削用量、走刀形式、进退刀形式,提出了一种用残留刀痕法来控制加工步长的方法并给出了控制公式。分析了切削参数和刀具参数对加工过程的影响,并用实例进行了实际仿真,表明了所用方法可行。利用Pro/E的二次开发工具Pro/ToolKit和VC++创建曲面铣削数控程序生成器,并提供一个Windows风格的人机交互界面,能从曲面拟合模块方便地获取点云数据,并进行CAD造型,采用人机交互中或者从工艺信息数据库中传入相关加工工艺参数,如果对参数不满意,还可以进行修改。从而实现了复杂曲面的刀具轨迹的生成,加工仿真及后处理,最后自动生成了数控代码。完成了与Pro/Engineer系统的无缝连接,实现了CAD/CAM的集成。