目前常用的CAD系统大部分都支持自由曲线曲面的建模功能,而传统的CNC控制器只提供直线及圆弧插补器,无法直接接收自由曲线及曲面所设计的程序数据,其解决方式为通过CAM软件将刀具路径,以微小圆弧或直线做逼近,其近似方法会产生较大轮廓误差、加工程序过长、传输负荷量过大、速度不连续、及机台振动等问题,故不易满足高速精密加工的要求。因此研究具有自由曲线插补功能的CNC系统具有重要的意义。本课题研究的目的在于研究NURBS(Non-uniform Rational B-spline)曲线的实时插补算法,并基于ADI公司Blackfin系列DSP实现该算法,应用于实际的数控系统,提高CNC的轨迹功能,使CNC系统能直接接收NURBS曲线信息。主要研究内容如下:首先,基于VC6.0,完成G代码编译器的设计,并实现轨迹的三维仿真。其次,研究具有自由曲线插补功能的插补器的设计,深入研究NURBS曲线的性质,考虑进给速度与插补精度的关系,并结合机床动力学特性,研究自由曲线NURBS插补算法,提出速度规划后处理方法。最后,基于DSP搭建硬件平台,实现具有S型加减速功能的最小偏差法直线插补和圆弧插补算法,并实现实时前瞻NURBS插补算法,在实际的数控系统中进行验证。以实验室现有的数控机床为平台,对具有自由曲线插补功能的插补器进行试验测试。结果表明,本文设计的插补算法能够保证高速进给,满足插补精度要求,并且电机运行过程平稳无冲击。验证了本文所设计的具有自由曲线插补功能的插补器的可行性及优良性能。