数控系统的开放化拓展性是近些年的发展趋势。开放式的数控系统不但适用于科研或者教学的二次开发,同时也便于企业生产线升级和工艺调整改进,因此,开放式数控的研究有很大的意义。但是由于国外数控技术的垄断和数控行业的成本门槛高等原因,国内开源的数控系统存在诸多不足,很大程度影响了相关行业的发展和研究。鉴于此,本课题采用PC+STM32的开放式数控系统设计方案,对基于差分插补原理的适用于三轴雕刻机的数控系统进行了研究设计开发,其主要研究内容有:（1）对支持数控系统的硬件进行型号选择,对硬件之间的电路连接方案进行设计,同时完成数控系统的软件框架规划,采用PC+STM32的上下位机控制方案,确定数控系统整体控制流程。（2）选择上位机开发环境和开发工具,确定QT5作为上位机界面和其运行后台的开发平台,基于QT内置封装的类作为基类进行二次封装,完成译码、插补、仿真、人机交互等数控系统主要功能模块的开发。（3）确定下位机的芯片型号STM32F407IGT6,选择下位机开发平台IAR,在下位机中配置步进电机控制代码,以STM32F4为运算核心,基于差分插补原理开发插补算法,完成直线、二次曲线、三次曲线的直接插补运算,同时,也基于差分插补原理在下位机中完成基于差分插补原理的S型加减速控制,实现稳定的运动控制。（4）搭建数控雕刻机实验平台。测试数控系统上下位机的通信效率,限位装置的中断反馈情况。基于该平台完成直线、二次曲线、三次曲线的加工实验,测量加工线段的精度和加工质量。通过上述研究,本课题开发了以STM32F407IGT6芯片为核心,基于差分插补原理的运动控制卡,同时开发与其相配合的PC端的数控系统人机交互界面,实现上下位机的串口通信,最终编写NC代码完成雕刻机加工实验,实验取得了理想的加工效率和加工质量,证明了基于QT和STM32的模块化开放式的数控系统方案可行且效果良好。