高速高精度数控加工主要应用于由复杂曲线曲面离散形成的一系列连续小线段的加工。针对数控加工一阶线性不连续刀具路径时,速度波动以及加速度突变会影响机床运动平稳性的问题,本文通过研究三轴数控加工曲面的线性刀路全局转接与局部转接原理及其速度的平滑过渡,探讨适用于五轴加工复杂曲面时线性刀路的光顺转接设计方案。本文分别从刀具路径光顺和速度规划两方面,对五轴数控联动技术展开研究:在机床坐标系下的线性刀路的局部光顺及速度平滑处理,在工件坐标系下的离散刀位点的等距双NURBS路径光顺以及在综合约束下等距双NURBS曲线插补的实时自适应速度规划。本文主要研究内容和成果如下:一.研究了参数曲线插补、自适应进给速度规划方法、B样条曲线、NURBS曲线的理论,为后续章节中采用B条曲线与NURBS曲线进行全局光顺、转角光顺及提出的自适应速度规划算法奠定坚实的理论基础。二.针对连续小线段高速加工中速度与加速度突变引起机床运动不平稳的问题,提出基于三次B样条插值拟合的连续小线段路径实时全局光顺算法,对满足转角和弓高误差约束的连续小线段进行插值拟合,保证被拟合刀具路径具有G~2连续性,实现刀具路径的平滑,并在满足机床加减速特性和刀路轨迹几何特性对进给速度及加速度约束下,提出对拟合后的B样条刀具路径速度规划及插补算法,利用S曲线加减速策略,对新路径进行前瞻速度平滑。然后,利用线性插补和样条混合插补方法完成对新刀具路径的插补运算。通过实验与仿真的验证,该算法能够有效提高进给速度,减少进给速度与加速度波动并减少加工工艺系统的振动。三.针对工件坐标系下的五轴线性刀具路径,通过分别对刀轴点与刀具中心点插入三次NURBS曲线,分别对刀具中心点路径轨迹和刀轴点路径轨迹进行转角光顺,从而获得满足误差约束条件,且达到G~2连续的五轴等距双NURBS转角刀具路径,可以有效提高工件的加工质量与加工速度。在此基础上,利用误差约束条件对进给速度、加速度及跃度进行优化,同时考虑了机床各轴伺服能力约束,实现对光顺刀具路径的实时插补。四.研究五轴联动等距双NURBS曲线插补中的自适应速度规划,使用基于窗口的双向扫描速度规划方法,满足数控系统硬件平台对实时性的要求,充分利用机床的能力根据给定的约束进行自适应加减速,获得更高的加工效率,更好的加工质量。综上,本文以三轴刀具平滑转接模型为基础,提出在工件坐标系下的三次B样条插值拟合连续小线段路径实时全局光顺算法,获取满足插补精度且达到G~2连续的刀具路径。在已经获得综合约束下的最大进给速度和进给加速度可行范围的基础上,提出双向扫描自适应速度规划方法,建立适合五轴联动等距双NURBS插补综合约束的自适应速度规划模型。