随着机械制造、自动控制、微电子、数据处理等技术的发展,传统的数控技术即将被新的、开放式的数控技术所取代。在数控系统中,插补功能的优劣直接影响了对CNC控制系统整体性能的评价。在现代制造业中,对曲面加工的需求和质量要求不断提高,而传统的以直线、圆弧为代表的插补技术,已经远远不能满足这一需求,因此,需要研究新的自由型曲线曲面插补技术,来改善零件的加工效率和加工质量,以适应现代数控技术的发展要求。NURBS(Non-Uniform Rational B Spline)由于其良好的数学特性,被国际标准化组织规定为产品数据交换的一个国际标准,并且在CAD领域,NURBS已得到较好的应用。因此,研究以NURBS为代:表的自由型曲线曲面插补技术成为一种必然选择。本文在深入研究NURBS曲线曲面构成方法及其性质的基础上,介绍了曲线曲面的参数矢量确定方法和控制点反算算法,对NURBS基函数迭代算式进行了简化处理,提出了一种具有实时前瞻功能的NURBS动态插补方法,该算法能够在满足精度要求的前提下,综合考虑电机性能和曲线曲率变化,使得加工步长平缓连续变化,并且能前瞻减速段的开始位置,在到达曲线终点之前及时减速,使加工过程中的机床震动小,防止零件过切。在曲面加工中,刀具不可能遍历整个待加工曲面,而只能沿着曲面上的一些有限的曲线轨迹运动。因此,曲面加工中,需要确定刀具运动的这些曲线轨迹。文中介绍了常见的几种刀具轨迹生成方法,并对它们的应用条件和优劣进行了对比。针对常见的两种不同的曲面形状,文中采用了不同的方法进行处理。对于两轴半曲面,采用传统的固定导轨偏置距离的方法进行刀具轨迹规划;而对于三轴曲面,则根据精度要求,采用计算得到的刀轨来求得随着曲率变化而不断变化的参数步长值,在满足精度要求的前提下,达到一种刀具轨迹的最优化设计,在曲率大的地方,刀轨较密,曲率小的地方,刀轨较疏,能够最大程度的协调曲率与效率的关系,使其能够在最短的时间内,加工完整张曲面。根据NURBS插补原理和文中介绍的插补方法,采用Visual C++软件编程实现了由输入型值点到输出刀位点的整个功能算法,利用Matlab验证了算法的可行性和正确性。