在汽车工业中，模具型腔中自由曲面数控加工无干涉刀位轨迹的自动生成，是CAM技术中的关键问题。而现有的数控编程系统和CAD/CAM软件只能够确保生成球面刀三轴联动数控加工无干涉刀位轨迹。 当今世界上数控加工中心使用最为频繁的通用型铣刀有三种：球头刀、平头端铣刀和圆弧端铣刀。球头立铣刀以其NC程序编制简便、干涉检查方便的优势，一直是模具型腔自由曲面NC加工中最主要的工具，但是由于切削性能和修正刃磨的一些局限性，使之难以保证有效的加工效率与表面加工质量。而采用平底立铣刀可以有效地弥补球头刀的这些问题，因此平头刀的使用范围越来越广。国际上在对模具型腔的实际加工中，多采用以圆弧端铣刀（又可称为环形刀或圆鼻刀）为代表的非球面刀来替代球面刀，使之成为在三轴联动数控机床上完成模具空间自由曲面的NC加工中使用最为频繁的刀具。鉴于这一现状，推导出非球面刀具三轴加工无干涉刀具轨迹的生成算法已经是势在必行。 本文的研究内容和拟解决的关键问题是：①结合当今世界上对于数控加工刀具轨迹干涉处理的不同流派的原理方法的优点，并进行一定程度的优化和创新，创造出自己对数控加工刀具轨迹啃切干涉和碰撞干涉的一套检测和处理方法。②建立数学模型，推导出确定空间自由曲面非球面刀无干涉的加工轨迹生成的计算方法。 本文的核心思想和研究目的是：针对圆弧端铣刀的特殊形状，提出如何利用平头立铣刀在模具空间自由曲面的数控编程中，进行被加工曲面的干涉检测、过切处理以及如何使用被加工曲面的参数表达式求出无干涉加工轨迹的生成算法。 本文的研究方法是：①采用曲面模型→CC（刀具接触点）数据→无干涉CL（刀位点）数据的刀位计算方法。具体的说，就是建立数学模型，使用刀具偏置算法推导出求非球面刀具的无干涉加工点的计算公式。它首先生成不考虑干涉问题的CC数据，然后通过干涉的检测与处理，转换为无干涉的刀位数据。②在已经成熟的球面刀具干涉检测和处理算法的基础上，对模具型腔自由曲面NC三轴加工中平头刀的刀具轨迹的干涉方式和产生原因进行分析，将干涉处理从传统的三维空间问题分解为2个二维空间问题，并提出相应的干涉处理方法。该算法具有干涉处理彻底、处理效率高等优点。 本文的创新点是：①推导出最为典型的非球面刀具—圆弧端铣刀的无干涉加工点的计算公式；②将刀具干涉检测和处理从传统的三维空间内的处理转换成为2个二维平面内的处理，极大地降低了计算强度和计算复杂程度，非常有效地提高了干涉处理效率。 最后，在本文的实例验证中，利用本文的算法所求出的NC加工指令，在对美国道奇减速箱壳体压铸模具型腔进行数控加工时，避免了以前曾经发生过的干涉现象，有效地保证了模具和刀具的使用寿命，消除了由此对数控加工中心的负面影响，节省了一大笔费用。