随着经济的快速发展,数控机床的种类越来越多,更新换代的频率也越来越快。但数控机床的价格却仍然比较昂贵,一个学校受到资金或场地的限制无法拥有较新型号的机床,也无法拥有较多数量的机床,这使得数控机床方面的教学和培训受到了很大的限制。针对这一问题,论文利用数控加工仿真技术,研究了虚拟数控系统中工件模型的描述方法、实时绘制算法和存储格式,研究了加工过程中的切削算法,研究了加工后的结果评价方法,并在此基础上开发了一套虚拟数控加工原型系统。论文的具体研究工作如下：(1)研究了工件模型的描述方法、实时绘制算法和存储格式。综合考虑到工件模型的参数化尺寸要求及其在加工工艺中的切削需求,本文采用了顶点网格模型对工件模型进行描述。在模型绘制方面,本文在普通绘制方法的基础上,提出了基于三角面片顶点网格的自加速绘制算法。它通过增加单次三角面片的绘制面积,减少整个模型的面片绘制次数,从而实现模型的加速绘制。最后,对工件模型存储所采用的XML文件格式进行了描述。(2)研究了加工过程中的切削算法。首先,对机床三维模型的几何建模原则和流程进行了说明,对模型结构和总体装配进行了描述,并给出了系统中对骨架结构进行调整和调用的方法。然后,对刀具三维模型的几何建模要求、参数信息及切削区域包围盒的建立分别进行了描述。最后,探讨了机床内部空间坐标系及各个坐标系之间的转换关系,对基于包围盒及空间分割的切削算法进行了详细地描述。(3)研究了加工后的结果评价方法。为了促进学习者的自我检查和学习,让学习者在加工练习后能够将所加工的工件结果与指导者所给予的标准加工工件结果进行比较,本文提出了基于特征提取的结果评价方法。以工件模型的顶点数据为基础,首先建立模型的层次结构图,然后获取每一结构的重要特征信息、,最后通过模型层次结构的对应关系进行特征匹配计算,实现加工结果的相同性评价判断。针对铣床、车床两种特征不同的工件模型,分别给出了权值不同的经验评价准则。(4)最后通过Visual Studio2010和XNA Game Studio4.0进行了虚拟数控加工原型系统的开发,实现了工件模型的切削仿真及加工结果评价等功能。在原型系统的基础上,对所提出的工件模型自加速绘制算法、加工过程的切削算法和加工后的结果评价方法分别进行了实验验证。实验结果表明,本文所提出的工件模型自加速绘制算法能够满足快速、实时的绘制要求,切削算法能够完成正确的加工处理,加工结果评价方法能够做出有效的匹配评价。