随着高新科学技术的突飞猛进,传统制造行业向数字化、智能化等方向转型的路线愈发清晰明朗,也已经有越来越多的企业选择改造原有的生产路线。数控机床作为生产加工制造业中使用最普遍的设备,机床运行过程中刀具的状态对于加工质量、加工效率等有着极其重要的影响。但是目前机械加工过程中还面临着制造过程不稳定、数据时效性差、刀具磨损监控可视化效果弱等问题,这些问题仍急需得到合理、有效、高效的解决方案。针对上述面临的问题,本文提出了面向铣刀磨损监测的数控机床加工数字孪生系统的搭建,构建了物理空间和虚拟空间共生互控的数字孪生体。本文的具体研究内容如下:（1）介绍机床加工数字孪生系统的总体方案设计,借助数字孪生五维模型搭建系统框架以及五层结构体系,根据课题任务需求和软件特点选择合适的三维建模软件UG和孪生系统开发平台Unity3D。除此之外,借助3ds Max软件的渲染功能完成虚拟空间中机床设备的搭建,根据孪生系统的功能需求开发了刀具碰撞检测、加工代码转译、机床运动仿真、动态切削仿真、数据可视化等模块,使用MySQL数据库实现对多源异构数据的传输和管理。（2）简单介绍刀具磨损的过程,包括磨损形式、磨损类型和磨损阶段划分。通过对比分析各种传感器采集信号的原理和特点,选择使用力和振动信号开展实验,随后介绍了刀具磨损实验的具体情况。整理并分析实验数据,进行简单的预处理操作,同时对数据进行时域、频域和时频域的分析,最后利用皮尔逊相关系数法筛选出与刀具磨损强关联度的特征,作为神经网络算法模型的输入。（3）针对刀具磨损监测的回归任务特点,本文介绍了BP神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络的结构组成和运行原理,将经过预处理和特征提取后的实验数据作为算法模型的输入,利用训练集分别训练两种模型,最后在测试集上,根据几种评价指标对两种模型的计算精度进行评价和分析讨论,证实了本文提出的1-DCNN-LSTM网络模型在计算精度上的提升效果。（4）本文将数字孪生系统的概念应用于五轴数控机床铣削加工场景,并以此作为案例进行分析。首先,针对数字孪生系统提出了物理机床和系统软件平台之间的通讯连接开发,可以实现彼此之间的连接和交互控制。在实现机床通讯的基础下,提出了孪生数据传输和管理的实现过程。其次,针对本文提出的数字孪生系统介绍了离线功能验证和在线运行验证两部分内容。功能验证主要是对第二章开发设计的测试内容,在线验证包括孪生系统与刀具磨损监测的交互验证和孪生系统运行稳定性测试。最终,通过案例分析证实了本文提出的面向铣刀磨损监测的数控机床加工数字孪生系统的可行性与有效性。