数控技术作为国家制造业水平的重要体现,对综合国力的提升有着重要意义。另一方面,NURBS方法作为定义工业产品几何外形的唯一数学方法,其传统加工方式必须先经过CAM系统进行粗插补,然后再将所得数据导入数控系统中进行二次插补。这种方法不仅降低了加工精度和加工效率,而且对机床的存储与通信造成了巨大的负担。NURBS直接插补技术不仅可以使得上述问题迎刃而解,而且对新一代数控系统的研发有着重要意义。　　论文首先对该领域的研究现状及成果进行介绍,然后针对 NURBS矩阵表示、NURBS求值求导技术、NURBS直接插补技术等问题进行研究,取得了如下进展:　　(1)针对传统de Boor算法和现有矩阵表示算法在执行效率和代码实现等方面的不足,基于de Boor-Cox递推公式提出了一种新型的系数矩阵递推公式。将其应用到NURBS求值求导中具有计算量小、计算稳定,且易于用代码实现等优点。　　(2)针对现有 NURBS曲线插补算法的不足,提出了一种基于干涉预处理的NURBS曲线前瞻插补算法。该算法分为三个步骤:首先通过自适应速度规划得到自适应点信息;然后从中找出不满足最大切向加速度和加加速度限制的危险点,通过对这些危险点进行干涉处理得到其前瞻控制信息;最后在实时插补阶段中根据前瞻控制信息对速度进行重新规划。该算法具有如下优点:　　①干涉预处理得到的危险点不仅包含曲率极值点,而且包含曲率极值点附近的其它点。这样在加减速过程中不仅可以考虑到极值点对加减速过程的影响,还可以利用极值点附近危险点的信息对速度进行前瞻控制。进而消除极值点附近曲率持续变化对进给速度的影响,削除加加速度曲线上的毛刺;　　②在干涉预处理阶段引入了前瞻控制,不仅使得加工过程更加平稳,而且不会在实时插补过程中造成过大的时间开销,保证了插补的实时性;　　③由于引入最大法向加速度的限制,使加工误差远小于许用加工误差。　　(3)以上述两项算法为核心,开发了一个NURBS插补仿真软件。用户只需要输入待仿真的NURBS曲线参数以及模拟机床所限定的插补条件,然后执行核心插补算法。之后便可以通过软件提供的分析功能查看插补生成的各项数据曲线,以评价核心算法的性能。　　最后仿真实验表明,该算法能够在保证加工精度的同时,满足机床动力性能,从而验证了算法的可行性。为今后高速高精度数控系统的研发提供宝贵的经验。