對於數控機床來（lái）說，數控係統就像大（dà）腦一樣負（fù）責處理信息並控製機床的（de）動力。當要加工的零件形狀不（bú）規則時，插補（bǔ）運（yùn）算可以解決；而當零件的形狀（zhuàng）特殊，機（jī）床（chuáng）的刀具無法進行切削時，五坐標（biāo）聯動技術就派上了用場。
一提到工業，最基礎的就是製造。
而所謂（wèi）製造就是把各種各樣的東西從原材料變成零件再（zài）裝配成產品。在傳統的金屬加工領域，零件的製造就是火星四濺的鑄鍛焊以及硬（yìng）碰硬的車銑刨磨（mó）鉗，我們生活中見（jiàn）到的任何一個稍微有些形狀的金屬，在我們（men）見到之前，都已經在工廠經曆了多（duō）次鐵與火的淬煉。既然金屬零件是機（jī）器製造的，那麽機器又（yòu）是（shì）如何製（zhì）造的呢？原來，它是通過機床完成的。
（一）從機床到數控機床，機器不再無腦幹（gàn）活
機床（chuáng）是其他機器的“母機”。
煉鋼廠出產的鋼鐵並不是我們在（zài）生活中見到的各種奇奇怪怪的形狀，而是板材、管材、鑄錠（dìng）等等形狀比較規則的（de）材料，這（zhè）些材（cái）料要加工（gōng）成各種形（xíng）狀（zhuàng）的零件就（jiù）需要使用（yòng）機床進行切削；還有（yǒu）一些精度要求較高（gāo）和表麵粗糙度要求較細的零件，就要在機床上用精細（xì）繁複的工藝切出來或者磨出來。
和所有的機器一樣，最初的機床包括動力裝置、傳動（dòng）裝置和執（zhí）行裝置，靠電（diàn）機轉動輸入動力，通過傳動裝置帶著被加工的工件或者刀具進行相對運動，至於在哪兒下刀（dāo）、切多少、多快速度切等等問（wèn）題，則由人在加工過程中直（zhí）接進行控製。
由於傳（chuán）統機（jī）床使用的電機的轉速在工作時基本上是不變的，為了實現不同的切削速度，傳統（tǒng）的機床設計了極為複雜的傳動係統。這種複雜（zá）度的機（jī）械在現今的設計中已經不多見了。
而隨著伺服（fú）電機（伺服電機就是可以在（zài）一定範圍內精確控製電（diàn）機的位置和轉速的電機）技（jì）術的發展及其在（zài）數控機床上的（de）應用，直接控製電機的轉（zhuǎn）速變得方（fāng）便（biàn）快捷效率高，而且基本上是無級變速，傳動係統的結構大大（dà）簡化，甚至出現了很多環節電機直接連（lián）接到執（zhí）行機構（gòu）上，而省略了傳動係統。
這（zhè）種（zhǒng）“直接驅動”的模式是現在機械（xiè）設計領域的一大趨勢。
結構的簡化還不夠，要實現各種各（gè）樣的（de）形狀的零件的加工（gōng），還需要（yào）讓機床（chuáng）可（kě）以高效、準確的控製多台電機（jī）合作完成整個加工過（guò）程。
這就要讓機（jī）床成為有“腦子”的（de）數控機（jī）床了。而這個（gè）腦子就是數控係統，數控係統的水平（píng）高低決定了數控機床能幹（gàn）多複雜、多精密的活兒，也決定了這台（tái）機床和他的（de）操（cāo）作者的身價。
（二）數控係統能幹嘛？處（chù）理信息並控製動力
數（shù）控係統（Numerical Controller System）是數控機床的大腦。
對於一般數控機床（chuáng）而言，往往包含人機控製界麵、數控係統、伺服驅動（dòng）裝置、機床、檢測裝置等（děng）等，操作人員在（zài）一些計算機輔助製造軟件的幫助下，將加工過程（chéng）所需的（de）各種（zhǒng）操作（如主軸變（biàn）速等步驟以及工件的形狀尺寸）用零件程序代碼表示，並通（tōng）過人及控製界麵輸入到數控（kòng）機床，之後由數控係統對這些信息進行處理和運算，並按零件程序的要求控製伺服電機，實現刀具與工件的相對運動，以完成零件的加（jiā）工。
數控係統完成諸多信息的存儲和處理（lǐ）的工（gōng）作，並將信息的處理結果以控製信（xìn）號（hào）的（de）形式傳給（gěi）後續的伺服電機，這些控製信號的（de）工作效果依賴於兩大核心（xīn）技術：一個是（shì）曲線曲麵的插（chā）補運算，一個是（shì）機床多（duō）軸的（de）運動控製（zhì）。
（三）零件（jiàn）形（xíng）狀太“自由”？靠插補運算搞定
如果運動軌跡可以用解析式表達，則整個運動就可以分（fèn）解為幾個坐（zuò）標的獨立運動的合成運動，就可以直接控製電機生（shēng）成了。
但是製造過程中（zhōng）很多零件的形（xíng）狀可以說是十（shí）分“自由”的，既不圓、也不（bú）方，甚（shèn）至都不知道是什麽形狀，例如（rú）汽（qì）車、輪船、飛機、模具、藝術品等產品常遇到不能用解析式描述（shù）的曲線曲麵，這類曲線曲（qǔ）麵稱為自由曲線（Free Form Curves）或自由曲麵。
要（yào）切出來這些“自（zì）由”的形狀，刀（dāo）具和工件之間的相對運動也相應的十分複雜。具體到操作中，就是要控製工件台（tái）、刀具都按照（zhào）設計好的位置-時間曲線進行（háng）運動，控製這二者在規定的時間以指定（dìng）的姿態到達指定（dìng）的位置。
機床可以在工件和刀具之間很好地完成（chéng）直線段、圓（yuán）弧或其他（tā）的有解析式的樣條曲線的相對運動，而這種複雜的（de）“自由（yóu）”運動又該怎麽完成呢？答案是依靠插補運算。
所謂插補，就是按照（zhào）一定方法確（què）定數控機床上刀具的運動軌跡的（de）過程。根據給定的速度和軌跡，在軌跡的已知點之間，增加一些新的中間點（diǎn），並控製工件台和刀（dāo）具（jù）通過這（zhè）些中間（jiān）點，進而就能完成整個運動。
而這些中（zhōng）間點之間（jiān），則（zé）通過線（xiàn）段、圓弧或者樣條曲線等來連接。相當於用數（shù）段微小的線段和圓弧去逼近要求的曲線和曲麵（miàn），這就是插補的本質。
流行的插補算法包括逐點比較法、數字增量法等，而利用Nurbs樣條曲線（xiàn）進行插補因為其效率高、精度好而得到了高端（duān）數控機床的青睞（lài）。
（四）刀的姿態不對無法加（jiā）工？五坐標聯動分分鍾搞（gǎo）定
加工複雜曲麵（miàn）不光要理論上可以加工，還需（xū）要考慮刀具和（hé）被加工的表麵之間的相對位置（zhì）關係。
一方麵（miàn）如果刀具的姿（zī）態不合適會導致加工的表麵（miàn）質量低下；另一方麵刀具還會和加工好（hǎo）的零件結構互相幹涉，不調（diào）整刀具（jù）的相對姿態根本沒有辦法加工。這就（jiù）需（xū）要賦予數控機床更多的運動自由度，使（shǐ）之更為靈（líng）巧。
由於我們所處的三維空間的相對運動隻包含六個自由度（3個平動自由度以及3個轉動自由度），五坐標聯動就是使數控機床在具有空間上x、y、z三（sān）個方向的平動自由度外，又增加（jiā）了兩個方向（xiàng）的轉動的自由度，再加上刀具（jù）本身的用於（yú）切（qiē）削（xuē）的轉動自由度，這（zhè）樣刀具和工件之間的相對運動（dòng）就有了（le）全部的六個自由度，使得刀具和工件之間可（kě）以呈現任意的相對（duì）位置和（hé）相對姿態。
（五）國產數控係統：逐漸（jiàn）邁向高端市場
中國是當今世界機床製造大國，數控係統在性能、功能和成套（tào）化（huà）應用方麵均取得了長足進步。
其中，低（dī）檔數控係統幾乎（hū）完全取代了進口，中（zhōng）檔數控係統在係列化、商品化和產業化方麵成效顯著。高檔數控係統已突破實現了五軸聯動功能，並在六軸數（shù）控砂帶磨床、五軸葉片銑（xǐ）床和車銑複合機床等設備上得到了示範應用（yòng）。
此外（wài），中國（guó）企業針（zhēn）對零件（如手機殼）的（de）大批量、表麵光（guāng）潔（jié）度（dù）高等特點（diǎn），各自開發了多款專用係統和小型高速加工中心，大大（dà）降（jiàng）低了生產成本，該市場現（xiàn）已基本被國產係統和主（zhǔ）機（jī）占領。
不過，還是應該看到，國際上的數控係（xì）統已經有很多（duō）成熟的高端產（chǎn）品，與世界機床強國相比，中（zhōng）國的機床（chuáng）產品在全球機床市場的競爭力差距依然很大
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