目前我国生产企业的加工设备普通机床多且大部分为老机床，这些设备普遍存在加工精度差，故障率高的问题，已经不能满足现代生产小批量多品种的特点，企业要生存并参与市场竞争，就需要大规模的进行老式机床技术改造或者进行设备更新。全部淘汰老式机床更换新机床需要一笔不菲的费用，发达国家普遍的做法是进行机床改造。机床改造过程中首先要解决数控系统的问题，一台数控设备性能的好坏关键取决于数控系统的功能。从知名数控系统生产厂商购买成套的数控系统，一方面不能根据实际情况进行修改和扩展，另一方面功能强大的数控系统过于昂贵。因此开发一套开放式数控系统显得尤为必要，不仅可以根据企业实际生产需要对系统进行裁剪完全满足性能要求，而且价格相对便宜，也便于以后的升级和扩展。本课题采用目前国际上开发数控系统的主流思想，建立运动控制器+PC开放式构架的数控系统。本文设计的数控系统以工业PC作为上位机和GT运动控制器作为下位机，通过编制软件程序来实现各种控制功能。系统功能分为管理、协调和执行三级。管理级是对整个控制系统进行信息监控、轨迹规划、运动仿真等的管理；协调级是管理级和执行级之间的枢纽，负责数据传输、各种信号处理的协调执行；执行级是现场级，完成各伺服轴的运动控制，检测机床位置反馈信号和开关量信号。在研究设计数控系统总体方案和功能的基础上，本文分析了系统硬件的性能参数并完成了硬件设计与调试。系统具有标准数控代码和DXF两种文件输入格式。采用开放式模块化编程思想，利用C#和SQL Server软件分别编制了NC代码解释器、DXF解释器、运动轨迹仿真模型等相关程序，同时还编制了友好的人机交互界面。在分析比较目前数控系统主要采用的两种刀具半径补偿算法（B型刀补和C型刀补）优缺点的基础上，提出了一种新型刀具半径补偿算法，解决了B型刀补尖角工艺性差的问题和C型刀补折线过渡频繁加减速影响加工速度的问题，并通过仿真和零件的加工实验，验证了新型刀补算法的正确性。