随着科学技术的发展，自由曲面已经是工程中最复杂而又经常遇到的曲面，在航空、造船、汽车、动力、能源等部门中许多零件外形，如飞机机翼或汽车车身，以及模具工件表面等均为空间曲面。这些复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。为此有效解决复杂、精密零件加工问题的数控加工技术得到广泛的研究和应用。刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容。在自由曲面的多坐标数控加工中，刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加工效率。本文介绍了基于曲率和模糊C中值分区法相结合的自由曲面分片算法，利用此算法将曲面分成若干性质不同的曲面片，并按相似性准则将这些自由曲面片分类归族，即聚类曲面片族，再根据不同形状特征的片域采用适合的刀具轨迹生成法生成的刀具轨迹进行加工。本文提出了用偏置法求关键区域(发生过切区域)边界线并生成刀具轨迹进行加工，其思想是：当一个自由曲面上凹区域的最小曲率半径比选定的刀具半径小时，就会出现局部过切。对于这类曲面按照一定规则对其进行离散，用偏置法求出给定偏置距离的偏置点相同的离散点对(即关键区域边界点)，把求得的离散点按最近原则用线段连起来。这样就构成了关键区域的边界线，即边界线是由一系列线段首尾相连组成的。再选择大小合适的刀具对关键区域进行加工。这样既避免了过切又提高了加工效率。对于不同形状特征的曲面片，本文提出了用等参数线法和等残留高度法两种刀具轨迹生成法分别进行加工。参数线法使刀具轨迹计算方法简单，计算速度快；而不足之处是当加工曲面的参数分布不均匀时，切削行刀具轨迹的分布也不均匀，加工效率也不高；等残留高度法在加工复杂曲面时比其他刀具轨迹生成法具有更高的加工效率，并且具有较好的加工质量。因此用参数线法生成的刀具轨迹加工曲率变化缓慢的曲面，用等残留高度法生成的刀具轨迹加工曲率变化很大的曲面是最佳选择。这样就充分利用了这两种刀具轨迹生成法的优点，提高了曲面的加工效率。