数控技术是现代装备制造业的重要技术，其发展水平对航空航天等制造业的发展升级起着关键性作用。插补算法是数控系统中实现轨迹运动控制的基础技术。插补算法的高速平滑性能可以有效保证数控加工的效率和表面加工质量。本文在国家自然科学基金（51175261）资助下，针对传统微小线段插补过程中存在的启停频繁、运行缓慢、加工质量差等问题，研究了微小线段平滑插补算法。本文分析了现有的几种微小线段转接算法，研究了制约微小线段高速转接的主要因素。在此基础上提出了一种角平分线插补算法，提高了转接速度。为实现插补算法的高速高精度功能，本文研究了简化的S型加减速算法，在此基础上提出了前瞻速度控制策略，实现了线段内和线段间的速度柔性过渡。然后本文基于CAM输出小线段程序，研究了最小二乘NURBS曲线拟合算法，减小了程序段数量，提高了微小线段轨迹的光顺性。最后本文在教研室自主研发的基于OMAP3530嵌入式Linux数控系统平台上，进行了插补算法的仿真验证，实现了微小线段平滑插补的功能。