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在现代制造业中,自由曲线曲面复杂造型在CAD/CAM领域已被广泛使用,NURBS方法凭借其标准的表达能力和优秀的控制能力,于1991年被ISO定义为工业产品几何形状的唯一数学方法。传统的绝大多数数控系统仅具有直线、圆弧插补功能,如果要加工非直线或圆曲线曲面时,则必须将高次曲线转化为小直线段,这样的结果是不仅所需的加工代码段长,而且由于将高次的曲线降为一次的直线段,导致一价导数不连续,在对小直线段的加工需要频繁的加减速,如此在线段的端点转接处就不可避免地出现进给速度不均匀,此乃机床震动之根源。在实践中,为了减少速度不均而导致的震动,补救的办法是对加工代码进行前瞻预处理来平滑速度曲线。倘若能实现对NURBS曲线进行直接插补,则上述的一切缺陷将全部可以避免,能大大提升数控机床的加工精度和加工效率。因此,研究满足高速高精度的NURBS曲线直接插补算法是非常有意义的。但对NURBS曲线的直接进行插补面临的最大难题是：不仅要满足插补的精度、进给速度和加速度的限制条件,更重要的满足插补的实时性要求。针对以上问题,本文在研究已有算法的基础上着重研究了NURBS曲线快速求值求导算法、参数密化算法,提出了速度前瞻自适应插补算法。具体地,有以下几个方面：1)曲线快速求值、求导：对直接计算法、德布尔算法和矩阵法进行详细阐述,对比分析各算法的运算精度和速度,最后选择德布尔算法作为NURBS曲线插补中曲线点和导矢的计算方法。2)参数密化：从速度波动和运算时间方面,对一阶、二阶泰勒展开法和预估-校正法进行比较分析,选择速度波动较小且耗时短的二阶泰勒展开法作为插补计算中的参数密化方法。3)实时插补：对速度自适应算法进行改进,提出速度前瞻自适应插补算法,对进给速度进行前瞻调整,使其在满足弓高误差和机床加减速性能的前提下,以最大进给速度进行实时加工。本文以TMS320F2812DSP芯片为核心搭建了NURBS曲线数控插补系统硬件平台,在CCS3.3平台上编程实现NURBS曲线插补模块和伺服控制模块,利用芯片的硬件结构发送PWM脉冲控制电机,实现各轴的进给。最后,利用MATLAB对NURBS曲线插补的相关算法进行了仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。