随着多轴加工中心、车削复合加工中心等多轴加工机床的应用范围不断扩大，多轴数控加工技术成为当前数控系统研究的主流方向。本文在分析可重构数控系统架构的基础上，研究了数控系统各个核心模块的基本原理，并从实际应用角度，重点研究了在多轴数控系统中执行数据转换功能的译码模块。全文的研究工作和成果如下：研究可重构数控系统软件和硬件的架构方法，分析了数控系统人机交互模块、译码模块、PLC控制模块和运动控制模块等主要模块的功能原理。从数控系统功能模块之间的通讯角度，对可重构数控系统进行分类，包括基于前后台通信原理和基于中断响应原理的数控系统，并研究了这两种数控系统的工作原理和设计方法。重点分析数控系统译码模块的功能和软件设计方法。总结译码模块的主要功能特点，在分析系统内部数据流动方式的基础上，研究基于寄存器交换算法的译码模块架构方法和主要处理函数。在TDNC-SX数控系统译码模块中开发出循环加工指令，并将译码模块与PLC模块相结合，实现了系统自动换刀功能。通过添加其它加工指令，使之成为一款工业级的功能模块。根据现阶段多轴数控加工技术不断发展的情况，提出了多轴数控系统译码模块的设计方法和功能组成，在TDNC-SX数控系统上实现了对9轴以下任意多轴数控机床的译码功能。为了方便多轴数控系统译码模块的开发工作，在Windows平台下使用OpenSceneGraph图形库和C++编程技术编写译码模块的仿真软件。该仿真软件能够显示刀具的实际运动轨迹，并响应用户的鼠标输入，对轨迹进行平移、旋转和放缩。研究了译码模块中刀具半径补偿功能。在分析平面刀具半径补偿功能的基础上，对补偿算法进行了优化，并提出了一种多轴数控系统空间刀具补偿的计算方法。对数控机床常用的加工刀具建立了刀位点和刀具接触点的计算方程，并计算了刀具在不同坐标系下的坐标变换矩阵。