加工轨迹规划技术是数控加工技术的核心研究内容之一。由于自由曲面几何形状的复杂性，如何生成高质量、高效率的加工轨迹，一直是国内外学术界的研究重点。根据曲面的自身形状特征，提出可量化的刀轨策略评价指标，帮助CAM系统或数控编程人员更好地选择合适的刀轨策略，是数控加工智能化领域的亟待解决的技术问题之一。本文围绕提高曲面加工效率作为研究主线，针对复杂自由曲面形状特征分析与智能化加工策略进行研究，主要内容包括：（1）提出了基于曲面凹凸特征的环切加工策略，并开发了相应的加工轨迹生成算法。对于具有典型凹凸特征的自由曲面，该策略能够有效地避免不同倾斜度区域之间的相互干涉，减少冗余刀轨的产生。该加工策略利用照度角性质识别曲面的凹凸特征区域，然后利用投影法生成各曲面区域的三维环切刀轨。所开发的算法在特征区域识别、曲面分割阈值选择及刀轨过渡连接等关键技术点上都提出了具体的解决方法。（2）针对三维环切加工中的残留加工区域，提出了残留区域识别与补加工策略。对于使用投影法生成的三维环切刀轨，该方法能够有效地进行残留区域的识别和补加工。在检测残留区域时，先使用二维法识别出可能出现加工残留的潜在区域，然后针对性地对潜在区域进行判别，在得到残留区域后，生成相应的补加工轨迹。（3）提出了曲面加工冗余度的可量化预测模型。该模型可用于量化预测各类刀轨的加工冗余程度，直观反映刀轨加工效率，为智能化走刀模式选择提供技术基础。论文分析了各类常用曲面加工策略下冗余刀轨的产生原因，以截平面型刀轨为例，提出了简化的加工冗余度预测计算方法。该方法按照斜率角对曲面将进行分区，然后对各类区域内的加工冗余度进行简化运算，在提高计算速度的同时，得到了较为准确的预测结果。