近些年来,五轴数控加工技术在中国乃至全世界得到了迅速发展。这项先进制造技术被广泛用在现代制造业的各个相关领域,如航空航天领域精密叶轮的加工、模具制造等。五轴数控加工追求的是速度快、精度高,为了达到这一目标,在研究五轴NC系统时主要从以下几方面研究:刀具路径的规划、刀具路径的插补、进给速度控制、后置处理的开发和伺服控制系统的研发等。针对提高速度和精度方面研究的话,刀具路径的插补算法以及进给速度的规划控制的研究就成了重中之重。(1)针对五轴线性插补时减速点难以预测、仅对平动轴速度规划导致旋转轴角速度/角加速度超限等问题,提出一种进给速度规划控制新方法。该方法基于对旋转轴角速度/角加速度的约束控制,在计算出平动轴实际最大可达速度/加速度后再进行平动轴的速度规划,依据平动轴加减速控制规律分别计算加速、匀速和减速阶段的插补周期数量,并将残余距离均匀分配到各减速周期,使最后一个周期结束时刚好到达插补路径段终点。实例验证数据表明,所提出方法无需预测减速点也能准确定位插补路径段的终点,同时旋转轴与平动轴在各自运动学约束条件下可实现加减速过程的协调一致,在提高机床性能及运动控制精度等方面具有较好的实际应用价值。(2)对五轴数控机床运动学进行了详细的求解,分析五轴CNC机床在加工时在刀尖点位置所产生非线性误差的原因,并根据运动学变换和刀具与加工工件的几何关系建立了非线性误差的数学模型。通过齐次坐标变换的方法,推导出计算加工过程中刀尖点实际位置的数学表达式以及其反求公式。针对五轴数控机床的旋转轴运动所产生的非线性误差,提出了一种反求插补点的补偿方法。从五轴数控加工旋转中心位置插补算法角度考虑降低非线性误差的方法,通过理论刀尖点位置来反求旋转中心的插补点的位置,使实际刀尖点更多的落在理论插补路径上。利用MATLAB进行实际数据的仿真验证,结果表明所提出方法能将非线性误差有效控制在加工允差内,可显著提高五轴数控系统的轨迹控制精度。可见本文所提出方法具有较好的可行性和实际应用价值。