目前,数控加工仿真软件主要是对加工指令的几何仿真,用于预测加工过程可能出现的超程、碰撞、过切、欠切等错误并使其可视化显示。而在实际加工过程中,由于机床进给系统动态特性会导致多轴联动加工时产生的轮廓误差在数控加工仿真软件中无法体现,为了预测数控机床加工后轮廓误差的大小和分布,研究多轴联动轮廓误差的影响因素及规律,进一步研究减小轮廓误差的有效方法,深入研究多轴联动轮廓误差的预测及可视化方法,具有重要的理论研究意义和工程应用价值。本文以三轴数控雕铣机为研究对象,深入研究了数控系统的工作原理,分析了进给系统动态特性的影响因素及规律,研究了曲面轮廓误差的计算方法及切削过程三维动画显示方法,并在此基础上提出并实现了数控加工曲面轮廓误差的可视化。具体研究内容如下:实现了数控插补和前瞻仿真模块的开发。深入研究了插补和前瞻算法,考虑了前瞻控制中相邻加工轨迹线段长度和速度、衔接角度的约束,对衔接点速度进行优化,实现了前瞻插补仿真模块的开发。准确获得了进给系统的高阶线性动力学模型。在分析了进给系统的组成和影响动力学特性主要因素的基础上,设计匀速加伪随机序列的激励信号,通过线性辨识中的最小二乘法获取进给系统动力学模型,用于预测加工过程中各进给轴实际输出。提出并实现了基于分割曲面网格化逼近的曲面轮廓误差计算方法,该方法首先对曲面粗网格离散,找寻距离初始点最近的网格区域;其次对网格区域细分,搜索距离初始点最近的点并计算最短距离,最后根据几何关系判断最近点法矢方向,预测加工曲面轮廓误差的大小及方向。实现了基于OpenGL的数控机床铣削可视化仿真。在基于实体造型建模方法分析的基础上,读取刀具和工件的stl模型,根据刀具的几何关系建立刀具扫掠体数学模型,并和离散后工件的数据结构进行布尔减运算来显示刀具运动及工件加工过程,实现了数控机床的可视化仿真。