数控系统是机床的自动化控制和人机交互等重要任务的承担者，随着功能需求的不断增加和硬件技术的不断发展而变得日趋庞大和复杂，需要在加工过程中在线执行的任务数量和计算量也在不断增加。数控系统功能的丰富需求与数控系统实时性（即能否在规定的时间内及时完成加工过程中的在线任务）之间的矛盾越来越突出。数控系统中的插补器作为将轨迹的几何描述转化为电机位置指令的桥梁，是刀具与工件之间相对运动的指挥棒，对加工精度、加工表面质量乃至机床寿命有着至关重要的影响。使用参数曲线来表示加工运动轨迹，能够比传统的连续小直线段的表示方式消耗更少的存储空间、提供更丰富的几何特征信息、对机床引起更小的运动冲击、获得更高的表面质量。基于上述背景，本文针对现有数控系统及其插补器中存在的问题，提出相应的解决方案。本文的创新点如下：　　（1）针对数控系统日渐复杂的功能需求与数控系统实时性之间的矛盾，提出一种基于编码器/播放器体系架构的数控系统，不但能够减轻数控系统在加工过程中的实时计算负担，还有利于采用分布式数控系统、以一台服务器连接多个轻量级客户端的形式实现多台设备的同步协作。　　（2）针对参数曲线插补中的核心步骤—曲线参数计算中因曲线参数计算误差所导致的速度波动问题，提出了可用于现有参数曲线插补器的修正泰勒展开法，通过与现有曲线参数计算方法的比较，表明修正泰勒展开法在占用较少的存储空间的情况下能以与二阶泰勒展开法相当的计算时间来获得较精确的参数值，且能避免加工过程因计算所得的曲线参数不落在其定义域内所导致的加工异常中止的问题。　　（3）针对现有插补器难以实现以精确速度对不同类型的曲线进行统一插补的问题，在基于编码器/播放器体系架构的数控系统中，以修正泰勒展开法为基础，提出了一种先离线将参数曲线转化为一系列逼近点并将相邻逼近点之间的坐标增量编码为运动比特流、再在加工过程中实时对运动比特流进行解码以生成电机指令位置的方法，形成一种利用编码器/播放器实现参数曲线插补的插补器。该插补器避免了因在加工过程中执行不稳定的曲线参数计算任务所导致的速度波动，支持包含一阶导矢为零矢量的奇异点的参数曲线的插补，允许加工过程中随时调节指令速度，统一了所有连续参数曲线的插补方法，简化了实时插补器的程序结构。　　（4）针对速度规划中现有的速度极值曲线生成方法在微小拐角附近的速度极值计算不精确的问题，提出了一种新的速度极值曲线计算方法—单位弧长增量扫描法，避免了沿参数曲线运动的过程中一些不必要的加减速过程，缩短了运动时间，提高了加工效率。　　（5）针对现有插补器缺乏对多轴联动电火花加工中的并联参数曲线进行弧长同步插补的方法的问题，将对单条曲线单向插补的编码器/播放器推广为具有对多条“并联”关系的不同类型的参数曲线进行正反双向插补功能的编码器/播放器，并搭建了以“工控机+运动控制卡”为硬件载体的六轴联动电火花成形加工机床数控系统，以航空、航天发动机中的关键部件—闭式整体叶盘的加工实验验证了编码器/播放器的可行性。