随着数控自动编程技术的快速发展,对数控系统的要求也越来越高,高速高精度五轴数控加工技术逐渐成为制造业的关键性技术,被广泛应用在航空航天、汽车轮船、精密医疗、军事器械等加工领域。这些领域的加工零件形状复杂,且要求的加工质量较高,不允许加工过程中产生过切、机床振动及数据饥饿等现象。本课题针对此问题,提出了适用于五轴数控系统的前瞻控制算法,能在数控插补之前预读加工数据,分析加工轨迹,确定轨迹中的速度危险点,并计算其安全速度,对进给速度进行提前规划,实现速度高速平稳过渡,能有效提高加工效率和加工质量。论文主要研究五轴数控前瞻控制技术:建立了五轴联动数控机床通用数学模型;提出一种满足实时性要求的五轴非线性插补算法;提出一种适合高速加工的速度平稳控制算法;提出空间连续微线段前瞻控制策略。对五轴联动数控机床的运动学分析,以A/C双摆头五轴机床为例,得出其空间变换矩阵,并将其推导到A/B双摆头五轴机床的情况,并得出其转换公式,同理可应用至其它结构的五轴数控机床。论文分别对空间直线插补问题和空间圆弧插补问题进行研究,根据五轴数控机床刀具空间运动规律,详细分析了空间各个运动轴的插补过程,及其插补速度。针对S型曲线加减速方法的一种计算复杂的特殊情况,提出了半边S型曲线加减速方法,大大简化了计算过程,并提高了整体的效率。最后,在研究数控系统前瞻控制原理的基础上,结合五轴数控机床特点,提出了适用于空间连续微线段的速度前瞻控制策略,并通过仿真验证了该策略的可行性。