近日，一项题为《面向五轴数控机床的高精度双NURBS曲线插补路径规划》的研究成果在国际期刊《Scientific Reports》发表。该研究由国内高校与企业联合完成，提出并验证了一种基于双NURBS（非均匀有理B样条）曲线的同步插补算法，可显著提升复杂曲面加工的路径精度与表面质量。

技术概要

算法核心

• 研究采用“主-从”双曲线策略：

• 主曲线控制刀具中心轨迹；

• 从曲线同步调整刀具姿态。

• 通过统一时间参数映射，实现五轴联动过程中位置与姿态的协调运动，避免传统线性或圆弧插补在曲率突变处出现的轨迹振荡。

精度控制

• 引入弦高误差自适应迭代算法：

• 高曲率区域加密插补点，最大弦高误差≤0.001 mm；

• 平坦区域减少数据点，提升加工效率16%。

仿真验证

• 在螺旋面、叶片曲面及自由曲面三类典型工件上的对比试验显示：

• 与传统“密切圆法”相比，最大弦高误差降低约95%；

• 插补点过量误差比例由53.2%降至4.3%，轨迹平稳性显著改善。

工程适用性

算法采用模块化设计，可部署于主流开放式数控系统。离线预处理阶段完成复杂运算，单条路径计算耗时<180 ms，满足工业控制器1 ms插补周期要求。研究团队建议将5 μm作为精密加工可实现的合理误差阈值，兼顾理论优化与机床实际重复定位精度（±2–5 μm）。

行业意义

该成果符合国家《“十四五”智能制造发展规划》对高端数控系统“高精度、高动态、高可靠性”的技术要求，为航空航天、能源装备等领域复杂零件的高效精密加工提供了可落地的解决方案。后续将联合机床主机厂开展工艺验证，推动算法在国产五轴机床上的产业化应用。