随着中国装备工业的稳固发展,智能智慧制造的深化推进,航空航天、汽车船舶等行业对高档数控机床的依赖性也在逐步增大。而数控系统作为机床的“大脑”,关于其如何实现高速高精多轴联动控制一直是当前国产高端智能制造装备最具核心的任务目标。传统的微线段加工方法很难实现高速加工。微小线段轨迹作为最广泛的复杂曲线曲面加工代码形式,存在着数据量大、转折点多、频繁加减速易引起过切和欠切等缺陷,严重制约了高性能制造的发展。因此,本文立足于NURBS曲线,旨在克服微段直接插补的不足,以高速高精加工为目标,对复杂线性刀路轨迹的转角优化、平滑压缩以及高精插补进行了相关研究。提出了一种微线段间的转角优化及前瞻控制方法。该算法通过预读程序段数据来实现微线段间的转角平滑过渡和进给速度动态优化。先是构建不同的具有G2连续特性的拐角圆弧过渡矢量模型;然后基于误差约束和曲率限制来确定过渡曲线,并输出曲率连续混合刀具路径;最后对该混合路径进行前瞻速度平滑处理,具体通过引入规划元并结合前瞻技术进行分段S型ACC/DEC速度规划。实例验证表明,该方法能够生成光滑的路径,有效提高拐点过渡处的衔接速度,转角过渡时运行更稳,耗时更短。提出了基于主导点局部插值拟合的G2连续B样条全局光顺算法,用以实现对原始数据的平滑压缩与全局光顺。该算法利用前寻回溯的方式进行重构区划分和主导点的筛选。由初始插值点集,快速构造和求解有理B样条插值拟合曲线。然后进行误差校验,并通过新增主导点的策略局部优化拟合曲线。接着对断点两侧相邻插值曲线进行平滑转接过渡,并调整控制点位置,实现全局光顺。提出了基于S型ACC/DEC的时间整周期化双向插补方法。以首末速度约束值进行双向插补（来实时预测减速点）,通过重新计算实时加减速并进行连续时间域下总时长不变的整周期化离散速度处理以避免插补末端的位移损失。插补阶段提出用牛顿迭代法结合抛物线插值计算插补参数。分别以“苹果LOGO”离散轨迹以及“四叶草”图案为例验证了本文所提理论和算法。轨迹优化仿真实验表明,本文所提光顺方法切实有效,在误差控制,计算用时以及压缩处理方面有着不错的优势。NURBS插补实验结果表明,本文所提插补方法能有效解决插补末端的位移损失问题,避免了传统插补算法因提前进入减速区,或者额外增加减速段而造成的总插补时的延长。同时在插补精度方面,精度更高,速度波动更小。