随着科学技术的不断发展,对机械产品的加工精度和加工效率提出了更高的要求,同时也促进了五轴数控加工技术的发展。NURBS曲线插补技术作为五轴数控加工核心技术之一,已成为复杂曲面加工研究中的热点和难点。为解决复杂曲面零件建模精度低且加工难度大问题,国内外多采用NURBS曲线对零件进行建模,并进行NURBS插补加工,这样能够有效提高复杂曲面零件建模的精确性和加工质量。因此,研究五轴数控加工的NURBS插补理论及方法具有重要的理论意义和实际应用价值。针对复杂曲面零件结构多变、精度要求高的问题,以叶轮叶片型面数据为例,基于NURBS几何造型方法及理论,分析其曲面造型方法,并在CATIA环境下实现了整体叶轮的精确建模。针对离散线性的刀位点数据,通过拟合算法将刀位点数据拟合生成刀尖点和刀轴点的两条NURBS曲线,实现了刀具路径轨迹的NURBS化,并基于CATIA生成整体叶轮的无干涉五轴NURBS插补加工刀具路径轨迹,实现了工件坐标系下的高质量刀具路径轨迹输出。为满足加工效率和插补精度的要求,提出进给速度自适应控制误差的方法,实现了高质量的NURBS插补加工。基于NURBS权值的局部可调性,提出设定NURBS权值的方法,实现了对加工曲面形状的局部修整。基于IMSPOST平台开发了NURBS插补专用后置处理器,实现了具有NURBS插补功能的NC程序高效输出。为验证本文NURBS插补方法的正确性和有效性,基于VERICUT构建了WFL M40数控机床加工仿真平台,以整体叶轮为例进行算例验证和实际加工。实验结果表明:五轴NURBS插补在复杂曲面的加工中较传统插补方式有明显的加工优势,能够获得高精度的加工曲面质量,实现了复杂曲面的五轴数控高效率、高精度加工,为复杂曲面的五轴数控加工提供了理论指导和应用价值。