高速加工技术是一项先进的制造工艺，是未来数控发展的一个主要方向。虽然高速加工理论早在1931年就被提出，但是受到主轴转速等硬件因素的约束，在普通的加工中无法达到需要的加工速度。直到近年来高速主轴的出现和刀具夹紧等技术的发展，才使得高速加工成为可能。与传统的加工技术相比，高速加工具有降低生产成本、提高加工效率和加工表面质量等优点。但是现在与之相关的研究还不完善，传统的加工工艺和控制技术无法直接应用于高速加工机床，影响了高速加工机床的加工性能。因此，本文在中国科学院知识创新工程重要方向等项目的支持下，针对高速加工中的路径生成和数控系统中的插补技术这两次插补展开研究。　　 本论文开展的研究工作如下：　　 1.针对现有轨迹生成算法难以满足高速加工的要求的问题，本文提出了一种等残余高度螺旋轨迹直接生成方法。该方法首先根据首末两条边界曲线的不同连接方式进行分类，对存在的三种连接方式分别设计了不同的初始螺旋轨迹生成方式。这种直接生成的螺旋轨迹与传统通过环形轨迹转化生成的螺旋轨迹相比，更好的保证了加工表面的质量，同时也有效增大了单条路径长度，具有较少的路径转接点。实例分析表明，这种等残余螺旋轨迹直接生成算法能够满足高速加工的要求。　　 2.根据CNC系统的实际性能和NURBS曲线的几何特性，本文设计了一种能够实现加速度平滑过渡的高效NURBS曲线插补方法。首先该插补方法利用快速插补计算模拟实际加工过程，找到了加速度不连续的点。然后采用S曲线加减速方法向后逆求减速点，并通过约束速度和加速度的方法预估S曲线加减速第三阶段起点，不仅提高了所求减速点位置的精度，同时也实现了减速点处加速度的连续性。仿真实验结果表明，该插补器能够在保证加工精度的前提下，以较高效率实现了加速度的平滑过渡。　　 3.针对粗加工和高速加工对加工效率和精度的要求，本文研究了面向高速加工的速度优先样条曲线实时插补技术。首先对高速加工建模，分析了加工过程中不同速度区间的不同加工特性，建立高速加工信息库；然后根据单轴的最大加减速能力求速度限制曲线，并在划分加工区时按照从加工特性中抽象出的加工原则修改速度限制曲线；最后通过速度曲线的反向链接去除曲线上的速度不连续点，得到一条时间近似最优的加工速度曲线。与现有的普适插补算法相比，不仅考虑了粗加工对加工效率的追求，还在过渡区兼顾了刀具磨损和加工质量这些高速加工给传统加工带来的影响。　　 4.针对精加工和高速加工对加工精度要求，本文研究了面向高速加工的表面质量优先样条曲线实时插补技术。文章首先分析了精加工中影响加工质量的两个主要因素，然后根据每个速度加工区的特点，为其分别设计一套与之相适用的加工参数和速度规划策略。得到的速度曲线不仅实现了加速度的连续过渡，以满足精加工的需求，更充分考虑了高速加工在不同加工区的加工特性给精加工所带来的影响，与现有的普适插补算法相比，在精加工时能得到更为光洁的加工表面。