计算机数字控制机床（Computerized Numerical Control）简称CNC，是计算机技术在现代机械制造领域的典型应用。随着制造装备业的迅速发展，市场对中高端数控技术也提出了更严格的要求。目前中高端数控系统中，开放式、网络化、高速高精度、多轴联动已经成为技术发展的方向，本文将根据市场需求和企业方的要求，设计并实现一个基于OpenGL的开放式数控系统的上层软件。本文首先根据市场上数控技术的发展情况和目前的技术基础，对系统的硬件平台进行分析并确定系统开发的软件平台，进而给出数控系统的总体设计方案，划分系统的功能模块和层次化结构，并进行开发和实现。系统最终选择使用Linux/RTAI作为系统的软件平台，使用跨平台的Python语言，Tk图形库以及面向对象的方法运用开发系统的上层软件，并用OpenGL接口实现加工过程的三维可视。在总体设计方案的规划下，本文按照系统自下而上的顺序，分别介绍系统的接口层、控制层、和显示层的设计和实现过程。接口层负责上层控制系统与硬件之间的连接和通信，本文介绍了接口层中驱动层和硬件抽象层的设计，并阐述如何使用驱动接口板的驱动模块和硬件抽象层实现软硬件之间的连接和通信；控制层中，本文主要运动控制模块、I/O接口模块和任务调度模块的设计过程并给出各模块实现的功能以及它们之间的层次结构，系统的数据和指令处理都在该层中完成；显示层是数控系统和用户之间的直接接口，其主要组成部分是人机交互界面，在控制界面中，本文描述了系统各层级控制界面的设计过程和实现方法，重点设计了RCS通信方案实现了显示层控制界面和控制层的通信，最后介绍了工件加工过程三维动态仿真模块的设计和实现过程。完成系统中各层级和功能模块的设计后，本文对系统的运行状况和三维加工效果进行了介绍和展示。