在航天、航空、高精度医疗器械等高科技研究领域中，大量复杂的自由曲面被广泛地应用，而传统的三轴数控机床无法加工复杂的自由曲面，因此引进五轴数控机床对工件表面进行加工。在五轴数控机床加工过程中，由于两个旋转轴的引入，很容易发生碰撞现象。碰撞现象的发生会导致工件被损坏，有时甚至会导致刀具与机床的损毁。本文根据蓝天数控系统实际加工的需要，针对刀具加工过程中产生的碰撞现象，引进了碰撞检测算法。在基于层次方向包围盒的刀具建模技术基础上，针对复杂的工件曲面，研究了工件曲面三角化和离散化方法，同时运用八叉树算法对工件曲面进行存储。最后通过实时碰撞检测算法对五轴数控机床进行碰撞检测，主要内容和研究成果如下：1．针对包围盒与刀具之间的误差问题，提出了基于方向包围盒的刀具建模技术。将刀具和常用的主轴体进行层次分解，建立相应的方向包围盒树，同时对刀具的刀位点进行离散化，实时分析和更新刀具的相应模型，为数控机床实时碰撞检测打下良好的基础。2．针对复杂工件曲面难于建模的特点，在对工件进行分析的基础上，提出了工件曲面的几何表示法，然后设计工件曲面的离散化和三角化，最终建立了基于八叉树算法的工件曲面模型。3．针对碰撞检测效率低下问题，设计并实现了适于五轴数控系统的混合实时碰撞检测算法，运用此方法来实时监测数控机床的运行轨迹。最后，通过对实时碰撞结果的分析，验证了实时碰撞检测算法的可行性和正确性。