随着制造业的蓬勃发展,数控系统的功能也日益增强。如今的数控系统已经可以实现很多高级的功能,但随之而来的是其结构的复杂和生产成本的提高。在某些中小型制造业中,引入一个完备的数控系统会造成功能的浪费,而且造价成本过高。小型数控系统有结构简单、操作方便、成本低廉的特点,所以本文以小型数控系统作为研究对象,对其数控加工中的若干关键性技术进行研究,并进行了相应的软件系统开发。刀具轨迹进给是数控加工中最为关键的技术之一。具体的轨迹进给是通过驱动电机来予以执行。本文基于驱动电机的数字指令和脉冲指令,分别研究了输出这两种指令的直线、圆弧和NURBS曲线的插补算法,并将插补算法进行组合设计,衍生出了八种算法选择模式,可以根据不同的实际情况选择不同的插补模式。针对刀具轨迹进给对系统造成的冲击波动问题,本文对自适应速度前瞻控制算法进行了研究。根据进给轨迹曲线曲率自适应判定速度敏感点的位置,求取了高曲率点进给速度的约束条件,并运用速度控制算法逆向求取减速点的位置。在速度控制算法研究部分,对传统的S型加减速算法进行了加快进程策略设计,并进行了仿真实验,达到了加快加减速进程的效果。在上述理论研究基础上,本文进行了小型数控软件设计与开发。运用C++编程语言,通过Visual Studio 2015软件下的MFC功能类库设计了数控功能界面;以一段函数曲线为例,将多模式插补算法和自适应速度前瞻控制算法运用其中,并选取其中的四种模式进行了实验设计,得到了相应的插补曲线和速度曲线;设计了辅助监控模块,运用TIA Portal V14软件编程平台,选取SIMATIC S7-1200型号的PLC设计了刀具温度检测模块、换刀模块和报警模块;基于SIMATIC WINCC设计了数控监测界面,并通过设定IP地址与PLC连接,运用S7-PLCSIM V14仿真器进行了模拟校验,实现了系统的辅助控制功能,并且能够实时监测系统的运行状态。