随着高速切削加工技术的发展,数控机床高速化的趋势日益突出。数控机床加工的复杂型面往往由CAM软件生成微小直线段来逼近。为了保证高速加工的精度,程序段长度一般很短,而程序量很大,因此插补算法中的速度规划尤其是连续小直线转接点的速度约束条件的建立成为保证其效率和精度的关键。此外,机床在高速加工条件下其动力学特性对加工效果的影响更为突出,如果在插补算法中仅考虑加工零件的几何形状而忽略了机床的动力学特性,实际的加工精度往往不能令人满意。本文在分析了连续小直线段高速高精加工特点的基础上,提出了更符合机床动力学特性的插补算法,主要研究内容如下:分析了连续小直线段插补在高速高精加工中存在的问题,提出了前瞻控制的回溯方法,并与前推方法进行了比较。为了避免高速加工中的柔性冲击,采用了S曲线加减速算法并且详细地描述了该算法在连续小直线段插补中的实现过程。建立了小线段连续插补确定终点速度的动力学约束条件,包括:直线段内的S曲线加减速性能约束条件,转接点误差约束条件,转接点最大加速度约束条件,以及机床进给伺服驱动系统动力学约束条件,在此基础上确定了转接点速度限制条件的计算公式。建立了插补算法性能评价体系,给出了插补算法轮廓控制和加工过程性能的两级评价指标。介绍了开发的插补算法性能评估软件和联合仿真实验平台。该评估平台能够分别针对插补算法的两级评价指标,快速方便的对不同机床和插补条件下的插补结果进行分析和对比。深入分析了连续小直线段插补中,各约束条件对插补结果的影响。对比了不同误差控制下,不同加减速性能和不同几何特征的插补结果的特点。为插补算法和机床设计的改进提供了依据。