五轴数控加工因其更好的表面加工质量和更高的加工效率在复杂自由曲面零件的制造领域正逐渐取代传统的三轴加工。但由于五轴数控加工实现复杂性较高、难度较大,在曲面五轴加工直接插补技术和曲面几何信息的完整描述等方面还存在一些尚待解决的问题,为此本文开展了 NURBS曲面五轴数控插补技术的研究工作。研究了 NURBS曲线曲面的数学描述,采用齐次坐标法简化了 NURBS曲线曲面上一点的计算及其偏导数的计算。分析了 NURBS曲面实体在IGES和STEP两种数据交换文件中的存储方式,在此基础上使用Visual C++开发了从上述两种数据交换文件中提取出描述NURBS曲面的基函数幂次、节点矢量、权因子、控制点坐标等几何参数的软件。提取的参数数据为后续插补计算提供数据来源。建立了一种NURBS曲面五轴数控直接插补的数学模型并给出了其算法实现。使用等参数线法对刀具路径进行规划,接着提出一种简化算法对刀触点坐标进行计算,保证了插补的实时性,最后结合具体机床结构完成逆运动学变换,生成能够控制机床运动指令值。以上述插补机理为基础,利用Visual C++软件编程实现了插补算法,它能够完成NURBS曲面参数的输入、刀具路径规划、刀触点及刀具偏置的计算、机床逆运动学变换和输出控制机床运动的指令值等工作。最后,结合实例应用UG中机床集成仿真和验证对本文提出的NURBS曲面五轴插补算法进行仿真验证,仿真结果验证了本文提出的插补方法的正确性与可行性。