数控机床是先进制造技术的物质载体,随着生产技术的发展,现代数控机床向着更高速度、更高精度、更高可靠性和功能更完善的方向发展。基于微控制器的嵌入式开放结构数控系统,具有体积小、专业性强、集成度高、成本低等优点。在此基础上开发的CNC控制软件,必须具备更优良的软件性能。插补是CNC控制软件的核心任务,插补模块及插补预处理(检错、译码、加减速控制)模块的精度和速度是CNC系统的重要指标,决定了数控系统的性能优劣。本文针对研制自主知识产权的嵌入式开放结构步进系统,对其控制软件的三个关键模块——译码模块、插补模块和速度控制模块的实现方法进行了深入的研究。研究数控系统译码模块的实现方法,在传统译码方法的基础上提出了编译与解释相结合的译码方法,采取对加工程序两次扫描的方式将检错任务和译码任务分离。检错任务采取逐层扫描的方式,以保证全面快速检查出程序中的错误;考虑到后续译码任务采用解释的方式,实时性要求较高,因此在检错任务中加入零件程序的整理和存放,按照规定格式存放在指定的存储区,以提高后续译码的执行速度,节省内存单元。采用最小偏差法作为插补模块的核心算法并进行改进,简化插补计算的过程,总结出各象限内直线、圆弧统一的插补公式,充分发挥最小偏差法精度高、换向较少、利于多轴进给的优势。并通过与逐点比较法终点判别方法的比较,提出了适用于最小偏差法的最长轴终点判别方法,进一步提高了最小偏差法的精度、实时性和可靠性。结合最小偏差法与直接计算法,采用线性曲线和指数曲线相结合的线性-指数加减速规律,提出了基于最小偏差算法的加减速控制方法,实现了对步进电机的速度控制。改进了加减速控制的实现过程,简化了卦限判断过程,解决了直接计算法速度较慢的问题,从而提高了插补速度。采用上述方法开发的CNC控制软件,满足了嵌入式开放结构步进系统的精度和速度要求,并已应用于本实验室自主开发的数控系统中,为其产业化铺平了道路。