虽然我国是全球机床行业最大的消费市场,但是高端机床仍然以进口为主,所配套的数控系统也是以国外的FANUC、SIEMENS数控系统为主,而我国自主生产的数控机床主要面向中低端消费市场。国内数控系统行业门槛降低、行业跟风严重,导致行业恶性竞争,不断抢占中低端市场,高端数控系统难有根本性突破。由于数控机床功能不断强化,复合加工技术越趋广泛,机床用户希望使用能加工多种工艺的机床,原来加工单一工序的机床需求逐渐减少。正是看到国内用户对高档复合数控机床及数控系统巨大的市场需求,本文以研制车磨复合数控系统为目标,针对数控系统的插补与加减速等若干关键技术开展研究工作。重点研究了NURBS样条曲线插补算法、偏心圆磨削算法、NURBS样条曲线插补算法在凸轮轴磨削上的应用,并进行产品化试验性研究,为研制车磨复合数控系统最终推向高端数控系统市场做铺垫。论文首先介绍了基于工业PC的工业以太网EtherCAT总线数控系统的总体设计。然后对目前数控系统常用的直线插补算法、圆弧插补算法、NURBS样条曲线插补算法等进行了简短介绍,然后深入分析了NURBS曲线理论及其所具有的性质和特点。论文采用直线型和S型曲线进行轨迹插补过程中的加减速控制。重点分析了目标速度的计算和减速区长度、以及减速区新的加速度和加加速度的计算。解决了以最低速度走完剩余位移的拖“尾巴”现象。针对偏心圆加工,设计了一种实现偏心圆插补功能的具体方法。根据砂轮半径、偏心圆的半径、利用它们的几何关系,并对偏心圆磨削的运动规律进行了详细分析,得出直观、易控制的运动方程,实现X轴和C轴的联动。针对凸轮轮廓的加工,提出了一种采用三次NURBS曲线插值凸轮轮廓算法,根据积累弦长参数法确定节点矢量,最后算出凸轮轮廓的控制点及其权因子,并给出了具体的插补算法、程序框图和误差分析。最后使用论文提出的插补算法及加减速控制方法,在数控车床上进行了外圆车削实验、在数控磨床上进行了偏心圆和凸轮轴磨削实验。实验结果表明论文提出的插补算法及加减速控制方法可以实现外圆、偏心圆和凸轮轴的加工,且加工精度较高、性能稳定可靠。