随着机械制造业和数控技术的发展，逐渐呈现出越来越多的新型多轴数控机床，这些数控机床大多具有开放式的数控系统。传统的专用数控机床在很多方面已难以适应新技术的发展，比如计算机技术、数据通信技术、柔性制造技术等等。在数控加工中，普通的数控机床和三轴机床已经不能满足一些复杂的零件的加工要求，比如叶轮叶片，重型发电机转子等等。五轴数控机床由于具有两个旋转轴，可以加工空间的自由曲面，因而比较容易就解决加工复杂表面的难题。五轴数控技术及其相关领域也已成为许多学者争相研究的方向。本文的内容属于研究开放式数控系统的一部分，主要是对五轴线性插补及其相关算法进行比较全面的研究，同时以TwinCAT软件为基础，结合VC++编程来实现对伺服轴的转动控制。文中叙述了TwinCAT软件的结构组成，展示了其功能的强大，并搭建了在这一平台下的硬软件结构。本文所选用的FC7501控制卡是基于SERCOS总线技术的，文中也对该技术在本课题中的应用做了讨论。在插补进行前的过程中，译码模块和刀具补偿模块是两个重要的部分。通过译码可以将加工程序转换成便于系统识别的命令格式，是实现输入与输出的基本环节。具有刀具补偿功能的数控系统，只需要通过设置刀补参数来调节刀具半径的变化，而不用多次换刀，提高了加工效率。本文还利用矢量投影法对五轴坐标系下刀补的计算进行了比较合理地分析。五轴线性插补是数控系统中最基本的轨迹控制功能，直接决定了加工精度和零件的表面质量。本文对五轴线性插补算法的实现进行了比较深入的分析，包括三轴扩展法、速度转接规划、插补误差控制等方面。在加工过程中，还要考虑的一个比较重要的因素就是对速度的加速过程和减速过程的控制。本文提出了S型加减速的五段式分割法，即速度按照S曲线变化，将该过程分为5个阶段，各个阶段都有不同的加速度变化过程，比传统方法更细化、更合理。通过实例验证了本方法比传统方法的优越性，减少了速度变化对机床的冲击，可以满足对高速高精加工的要求。本文最后利用TwinCAT和VC++的混合编程创建了一个简单的用户控制界面，用于控制五根伺服轴的启停转动。