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随着“工业4.0”概念的提出,制造业的模式正在逐渐向智能化进行转变。机床作为制造业的母机,是影响制造行业发展的重要因素,更加高效、可靠与智能成为现阶段机床发展的主方向。由于机床结构与功能的复杂性,机床的开发周期长、实机调试风险大、成本高,影响了其市场的快速响应和生产准备周期的控制。在此背景下,本文提出了基于数控机床多领域物理模型的虚拟调试解决方案。基于DigitalTwin的概念,以三轴立式数控铣床为研究对象,建立其多领域数字化模型,设计其虚拟调试平台,并从伺服系统参数整定和虚拟加工两个方面对数控机床模型进行了虚拟调试,验证了数控机床多领域模型性能和功能两方面的有效性。通过分析机床的机电耦合特性可知,领域间耦合是构建机床多领域模型的关键问题。为解决数控机床的机电耦合多领域统一建模问题,本文通过综合比较分析现有的多领域建模方法的基础上,利用MWorks平台并采用统一模型建立语言Modelica作为模型建立方法,建立了数控机床的统一数字化模型,以此对基于Modelcia语言构建数控机床领域间耦合统一数字化模型的方式和实现过程进行了说明。本文构建的数控机床模型包括数控机床本体模型和虚拟加工环境模型。其中数控机床本体模型主要涉及机械、电气、控制三个领域,包括交流伺服系统模型和机械子系统模型;虚拟加工环境模型包括工件毛坯模型、工件加工各阶段模型、工件被加工时材料去除模型。其中,在虚拟加工环境建模时,提出了离散矢量求交法的等效模型法,并以此作为建立工件模型的方法,基于此工件模型,建立了数控机床的虚拟加工环境模型,真实模拟数控机床的加工过程。本文论述了机床的虚拟调试方案,以此设计了机床虚拟调试平台。基于软PLC平台CoDeSys开发了上位测试系统,并建立了上位测试系统与模型的通信机制,实现了上位测试系统和模型之间的信息互通,从而实现了对模型虚拟调试功能的支持。通过模型的伺服系统PI调节实例和虚拟加工实验,对机床模型的性能和功能进行了测试,证明了本文所构建模型的有效性。通过模型的虚拟调试功能可降低机床调试危险性,缩短机床开发周期与生产准备周期,为机床的快速设计和快速加工准备提供了有效的解决方案。