五坐标数控技术是目前数控技术中难度最大,也是应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,对于诸如螺旋桨、涡轮叶片、螺旋锥齿轮等质量要求很高的复杂曲面的高效、精密、自动化加工是不可或缺的技术。该技术代表着一个国家装备制造业发展的水平,近年来备受重视。刀具长度补偿功能是数控系统的一个重要功能,它可以简化数控编程,提高工作效率。对于二坐标、三坐标的数控系统而言,刀具长度补偿功能已经很完善,但是对于五坐标数控系统来说,由于旋转轴的旋转作用,对平动轴会产生一定的影响,在加工时产生非线性加工误差,使得刀具长度补偿功能的实现比较复杂。目前在国内的五坐标数控系统中还没有得到很好的实现,有必要对该课题进行研究。本论文首先对五轴联动加工中产生的非线性加工误差进行了理论分析,并用仿真试验验证了分析结果,然后利用理论分析的结果,设计了五坐标数控系统在加工程序解释器中基于机床坐标系实现刀具长度补偿的算法。同时在实际数控系统中对该算法进行了验证并给出了试验结果。接下来分析了基于机床坐标系实现刀具长度补偿功能的不足之处,提出了基于工件坐标系实现刀具长度补偿的方法,然后讨论了描述刀轴姿态的三种方式,给出了工件坐标系下用刀轴方向矢量描述方法实现刀具长度补偿功能的算法,接下来对基于机床坐标系和基于工件坐标系两种实现刀具长度补偿功能的方法进行了仿真试验对比,并且作出了分析,说明了基于工件坐标系下采用刀轴方向矢量的刀具位姿描述方式实现刀具长度补偿克服了基于机床坐标系下存在的不足。最后建立了五坐标数控机床不同结构类型的坐标转换(工件坐标系—机床坐标系)数学模型。