闭式整体叶盘类零件是航空航天发动机的核心关键部件,其质量直接影响了发动机的可靠性、性能和成本。多轴联动电火花加工具有无宏观切削力、加工性能与材料的机械性能无关、可达性好以及成形精度高等优点,成为闭式整体叶盘类零件的首选加工方法。运动控制作为数控系统自动控制的一部分,负责控制机床的刀具和工件严格按照指令所给定的轨迹进行运动,对于一台机床能否实现复杂形状工件的高精度、高效率加工起着举足轻重的作用。如何在保证满足给定精度的前提下,给出一个计算复杂度和存储空间消耗都较小且相互均衡的折衷方案,是数控技术领域长期以来十分重视的一个热门难题。此外,多轴联动电火花加工机床的伺服进给与回退功能、抬刀功能都要求对轨迹能够进行频繁且精确的正向和反向插补,然而现有的插补方法大多是针对切削加工而设计,无法满足多轴联动电火花加工的功能需求。加工精度与加工效率的提升是衡量加工装备与加工技术的标准,本文研究工作的核心也是围绕加工精度与加工效率的提升展开,针对抬刀速度规划算法、数控系统及其插补器中存在的问题,提出相应的解决方案。主要研究工作如下:(1)针对现有高速抬刀技术在高速抬刀加减速算法以及控制系统方面存在的问题,详细分析了电火花加工过程中高速抬刀的基本要求,提出了适用于电火花加工高速抬刀的S形加减速算法以及基于EtherCAT协议的多轴联动电火花加工数控系统。将S形加减速算法分成三个功能模块进行分析,并在此基础上提出了用于主轴抬刀运动的S形加减速算法,该算法使用正弦曲线作为加加速度的控制函数,保证了加加速度的连续性。计算结果表明,在相同最大加加速度条件下,获得同样的最大速度,使用正弦曲线的加加速度方法规划能使得加减速过程中的最大加速度减小约25%。(2)针对传统抬刀控制算法在跨线段抬刀过程中频繁的加减速会大幅降低加工效率的问题,提出了一种电火花加工抬刀运动轨迹实时光顺与动态前瞻速度规划方法,解决了小直线段抬刀轨迹光顺及抬刀速度平滑的问题。利用一条参数曲线对由两条相邻小直线段构成的拐角进行光顺,将放电间隙作为轨迹光顺过程中过渡曲线与原小线段之间的最大轨迹逼近误差。通过使用双向扫描算法来计算光顺轨迹的速度极值曲线,该算法考虑各轴的最大速度、加速度以及加加速度等性能以及曲率极值等,然后利用加加速度可控的S形加减速算法获得平滑的抬刀运动指令速度曲线。仿真和实验结果验证了新规划方法的稳定性和可靠性,对复杂形状的零件加工表明,使用新规划方法可减少12.16%加工时间。(3)针对闭式整体叶盘多轴联动电火花加工抬刀运动过程中的速度波动、加工效率较低等问题,提出了多轴联动电火花加工抬刀运动轨迹光顺方法,实现了多轴联动抬刀运动轨迹的在线光顺与插补。根据直线运动轴和旋转运动轴量纲的不同,将多轴联动抬刀轨迹分为直线子轨迹和旋转子轨迹,分别对每条子轨迹运用三轴光顺方法进行转角光顺。然后在考虑工具电极和工件的CAD模型以及机床坐标系向工件坐标系的机床运动学变换的基础上,建立了闭式整体叶盘多轴联动电火花加工误差映射模型,将机床坐标系下轨迹光顺所产生的逼近误差按照非线性关系转换到工件坐标系下。最后将加加速度可控的S形曲线抬刀速度规划算法运用到光顺同步后的多轴联动抬刀轨迹,获得其指令速度曲线,使得抬刀能够快速稳定完成。实验表明,所提出的规划方法能够使某型号闭式整体叶盘单个叶片的平均加工时间减少19.68%。(4)针对目前闭式整体叶盘加工运动轨迹仍然是用大量逼近于原参数曲线的小线段来表示,不仅大大增加了数控系统的运算及实时处理的负担,而且造成了逼近误差的不断累积的问题,提出了基于编码器/播放器架构的多轴联动电火花加工及其速度规划方法。该方法使用机床坐标系下双NURBS并联曲线来描述多轴联动运动轨迹,通过广义弧长单位增量插补法获得参数曲线的“原子级”逼近点。在此基础上,提出了基于单位弧长增量扫描法的双NURBS并联曲线运动轨迹速度极值曲线的生成方法,该方法综合考虑了逼近点的曲率、各运动轴的最大加速度和加加速度。然后提出了基于编码器/播放器体系架构的速度规划的实现方法。该规划方法采用C~2连续的双NURBS并联参数曲线表示的运动轨迹,在伺服进给运动中减少了小线段衔接处的插补速度损失,同时抬刀过程中无需进行转角光顺,获得了更大的“转弯”速度,从而提高了加工效率。