数控加工仿真技术是数控加工系统中的关键技术,其不仅可以验证刀具路径的正确性和加工程序是否可行,而且可以分析计算出工件的几何加工误差,以便于处理工件加工“过切”和“欠切”问题。随着先进制造业的发展,加工的零件变得越来越复杂,对数控加工仿真技术也提出了更高的要求。相比于传统的NUBRS造型方法,细分曲面建模方法不需要经过求交和裁剪等操作,就可以高效构建具有任意拓扑结构的光滑曲面,而且其离散网格的本质更加便于进行数控加工刀具轨迹的计算和数控加工仿真的实施。鉴于细分曲面模型在复杂曲面设计和加工制造方面具有一定的优势,细分曲面在动画、影视制作、数控加工等领域得到了广泛的应用。但是目前关于细分曲面的数控加工仿真技术研究较少,为此,本文以Catmull-Clark细分曲面为基础,利用细分曲面的多分辨特性,对数控加工仿真的相关问题进行研究,具体研究内容如下:(1)研究Catmull-Clark细分曲面的数控加工仿真毛坯模型的建立方法。根据加工模型的数据,结合Z-MAP方法,建立包围加工模型的长方体毛坯模型;并根据不同加工阶段加工模型具有不同的表示精度,对毛坯模型上表面进行网格加密,提出毛坯模型多分辨率细化方法。(2)根据环形铣刀、球头铣刀以及平底铣刀等三种刀具的数学表达式,研究三种刀具的参数化表示方法。(3)研究三种刀具实时切削毛坯的方法。根据环形铣刀、球头铣刀以及平底铣刀的刀具几何形状,构建三种刀具的刀具扫描体,根据刀位点的信息以及刀具扫描体几何信息,改变毛坯数据,实现刀具连续切削毛坯过程。(4)研究加工仿真误差分析方法。误差分析的主要问题是快速计算毛坯模型与加工模型之间最近距离,基于细分曲面多分辨率网格分割,结合包围盒检测技术,研究搜索空间点与加工模型最近距离点对的方法,以此为基础,实现加工仿真误差分析。最后,通过算法验证以及加工实验,验证本文提出的数控加工仿真技术相关算法的实用性和可行性。