五轴数控机床广泛应用于现代装备制造业的各个领域,如航空航天、军事国防、模具制造等。为了满足高速高精度的数控加工要求,五轴数控系统中刀路生成、进给速度规划、路径插补、后置处理、伺服控制以及机械装配等方面的研究都是至关重要的。其中,针对进给速度规划和插补算法的研究尤为重要。本文首先分析了五轴机床的主要形式,推导出TRT型结构的前向与逆向运动学模型。五轴数控机床系统中存在诸多问题,比如轨迹规划存在非线性误差、各个轴上运动学物理限制呈现非线性、传统的零起零落速度控制对连续轨迹加工来说效率太低,等等。为了解决这些问题,本文提出了一套适用于小线段连续轨迹加工的五轴数控机床进给速度优化方法和插补算法。在进给速度优化方面,根据机床的运动学模型,推导了工件坐标系下进给能力限制。针对小线段连续轨迹加工,基于线性加减速方法,导出了路径点上进给速度的各种约束条件。综合考虑这些约束条件,以进给速度最大为目标,提出了一种基于关键点的进给速度近似最优求解方法。在轨迹插补方面,基于最小误差原理,本文提出了段间衔接的两种过渡方式并建立了其误差模型。基于该误差模型和进给要求,导出了段间衔接的过渡方法。综合考虑段内插补和段间衔接,本文最后给出了一种完备的小线段连续轨迹插补方法。通过仿真与测试,对所提出的各种算法的性能进行了相应的分析。最后,本文所有提出的算法都在TRT型结构的五轴机床上进行了验证与应用。实验结果表明,这些算法能够有效的改善加工运动性能、提高加工质量与效率。由于算法的灵活性和高效性,可以很好的应用和推广到其他形式的五轴数控系统中。