本文主要目的是开发一套雕刻机控制器,此控制性能较高、对硬件依赖度较低、软件开放性较高,具有较高的研究价值和市场推广价值。本文以小型五轴联动雕刻机作为实验机,对雕刻机运动学原理和控制器原理进行了研究,提出了雕刻机控制器的系统设计方案。此控制器由两台X86 PC硬件组成,分别运行G代码文件处理软件和基于Ether CAT的运动控制软件。由于Windows操作系统的实时性较低,本文采用一台PC独立运行插补运算及图形界面,插补运算只计算出插补数据,对操作系统无实时性要求,通过网络发送插补数据给另外一台PC上的运动控制软件。运动控制软件只负责实现插补执行,首先将插补数据缓存,然后利用Ether CAT总线高周期性的特点,采用PDO方式发送插补数据,通过与电机驱动器的SYNC0同步方式,实现高精度的周期性数据发送,降低操作系统实时性要求。本文G代码文件处理算法研究,包括G代码文件译码方法和G代码文件插补算法。提出了一种简单的五轴联动插补算法,通过对五轴G代码当前行的各轴位置值进行均分,均分的份数由最大位置值的轴及其设置的运行速度计算得出,从而实现每周期各轴的插补数据。本文进行了雕刻机控制器的软件及电气设计,包含使用UG及其后处理器生成符合试验机所需的G代码文件,G代码文件处理软件的设计,运动控制软件的设计,雕刻机控制器电气设计等。本文雕刻机控制器实验装置的制作和五轴联动雕刻机机械实验装置的制作以及相关硬件、软件的安装及调试工作,验证了雕刻机控制器的功能和性能,证明了此控制器的设计思路及采用的关键技术是正确的。本文雕刻机控制器的开发能实现降低硬件复杂度,降低开发成本,提高控制性能,提高开放性等目标。工作原理研究、系统设计、插补运算、插补执行、软件设计、电气设计等完整开发过程,可作为类似控制器开发的参考。