對於數控機床來說，數控係統就像大腦一（yī）樣負責處（chù）理信息（xī）並控（kòng）製機床（chuáng）的動力。當要加工的（de）零（líng）件形狀（zhuàng）不規則時，插補運算可以解決；而當零件的形（xíng）狀特殊，機床的刀具無法進行切削時，五坐標聯動技術就派上了用場。
一提到工業，最基（jī）礎的就是製造。
而（ér）所謂（wèi）製造就是把各（gè）種各樣的東西從原材料變（biàn）成零件（jiàn）再裝配成產品。在傳統的金屬加工領域，零件的製造就是火星四（sì）濺的鑄鍛焊以及硬碰硬的車銑刨磨鉗，我（wǒ）們生活中見到的任何一個稍微有些形狀的金屬，在我們見到之前，都已經在工廠經（jīng）曆了多（duō）次鐵與（yǔ）火的淬煉。既然金屬（shǔ）零（líng）件是機器製造的（de），那麽機器（qì）又（yòu）是如何（hé）製造的呢？原來，它是通（tōng）過機床（chuáng）完成的。
（一）從（cóng）機床（chuáng）到數控機床，機器不再（zài）無腦幹活
機床是其他機器的“母機”。
煉鋼廠出產的鋼鐵並不是我們在生活中見到的各種奇奇怪怪的形狀，而是板材、管材、鑄錠等（děng）等形狀（zhuàng）比較規則的材料，這些材料要（yào）加工成各種形狀（zhuàng）的零件（jiàn）就需要使用機（jī）床進行（háng）切削；還有一些精度要求較高和表（biǎo）麵粗糙度要求較細的零（líng）件（jiàn），就要在機床上用精細（xì）繁複（fù）的（de）工藝切出來或者磨出來。
和所（suǒ）有的機器一樣（yàng），最初的機床包括動力裝置、傳動裝（zhuāng）置和執行（háng）裝置，靠電機轉動輸入動力，通過傳動裝置帶著（zhe）被加工（gōng）的工件或者刀具進行相對運動，至於在哪（nǎ）兒下刀、切多少、多快速度切等等問題，則由人在（zài）加工過程中直接進行控製。
由於傳統機床使（shǐ）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（xuē）速度，傳統（tǒng）的機（jī）床（chuáng）設計了極為複雜的傳動係統。這種複雜度的機械在現今的設計中已經不多（duō）見了。
而隨（suí）著（zhe）伺服電機（jī）（伺服電機就（jiù）是可以在一定範圍內精確控製電機的位置和轉速（sù）的電機（jī））技術的發展及其在（zài）數控機床上的應用，直接控製電（diàn）機的轉（zhuǎn）速變得方便（biàn）快捷效率高，而且（qiě）基本（běn）上是無級（jí）變速，傳動係統（tǒng）的結構大大簡化（huà），甚（shèn）至出現了很多環節（jiē）電機直接連接到執行機構上，而省略了傳動（dòng）係統。
這種“直接驅動”的模式是現在機械設計領域的一大趨勢。
結構的簡化還（hái）不夠，要（yào）實現（xiàn）各種各樣的（de）形狀的零件（jiàn）的加工，還需要讓機床（chuáng）可以高（gāo）效、準確的控製多台電機（jī）合（hé）作完成整個加工過程。
這就要讓機床成為有“腦子”的數控機床了。而這個（gè）腦子就是數控係統，數控係統的水（shuǐ）平高（gāo）低決定（dìng）了數控機床能幹多複雜、多精密的（de）活（huó）兒，也決定了這台機床和他的操作者的（de）身價。
（二）數控係統能幹嘛？處理信息並控製動力
數控（kòng）係（xì）統（tǒng）（Numerical Controller System）是數控（kòng）機床的大腦（nǎo）。
對於（yú）一般數控機床而言，往往包含人機控製界麵、數控係統、伺服驅動裝置、機（jī）床、檢測裝置等等，操作人員在一（yī）些計算機輔助製造軟（ruǎn）件的（de）幫助下，將加工過程所需的各種操作（如主軸變速等步（bù）驟以及工件的形狀尺寸）用零件程序代碼表示（shì），並通過人及控製界（jiè）麵輸（shū）入到數控機床，之後（hòu）由數控係統對這些信息進行（háng）處理和運（yùn）算，並按零件程序的要求控製（zhì）伺服電（diàn）機，實現刀具與工件（jiàn）的相對運動，以完成零件（jiàn）的加工。
數控係統完成（chéng）諸多信息的存儲和處（chù）理的工作，並將信息的處理結果（guǒ）以控製信號的（de）形式傳給後續的伺服電機，這些控製信號的（de）工作效果依賴於兩大核（hé）心技術：一個是曲線曲麵的插補運算，一個是機床多軸的運動控製（zhì）。
（三）零件形狀太“自由（yóu）”？靠插（chā）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（jiù）可以分解為幾個坐標的獨立運動的合成運動，就可以直接控製電機生成了。
但是（shì）製造過程中很多零件的形狀可以說（shuō）是十分“自由”的，既不圓、也不方，甚至都不知道是什麽形（xíng）狀，例如汽（qì）車、輪船、飛機、模具（jù）、藝術（shù）品等產（chǎn）品常遇到不能用解析式描述的曲線曲麵，這類曲線曲麵稱為自由曲線（Free Form Curves）或自由曲麵。
要切出來這（zhè）些“自由（yóu）”的形狀，刀具和工件之間的（de）相對運動也相應（yīng）的十（shí）分複雜。具（jù）體到操作中，就是要控（kòng）製工件台、刀具（jù）都（dōu）按（àn）照設計好（hǎo）的位置-時間曲（qǔ）線進行運動，控製這二者在規定的時間以指定的（de）姿態到達指定（dìng）的位置。
機床可以在工（gōng）件和刀具之間（jiān）很好地完成直線段、圓弧或其他的有（yǒu）解析式的樣條曲線的相對運動，而這種複雜的“自由”運動又該怎麽完成呢（ne）？答案是依靠插補運算。
所謂插補，就是按照一定方法確定（dìng）數控機（jī）床上刀（dāo）具的運動軌（guǐ）跡的過程。根據給定的速度和軌跡，在（zài）軌跡的已知點之間（jiān），增加一些新的中間點，並控製工件台和刀具通過這些中間點，進而就能完成整個運（yùn）動。
而這些中（zhōng）間點之間，則通過線段、圓弧或者樣條（tiáo）曲線等來（lái）連接。相當於用（yòng）數段微小的線段和圓弧（hú）去逼近要求的曲線和曲麵，這就是插補的（de）本質。
流行的插補算法包括逐點比較法、數（shù）字增量法等，而利用（yòng）Nurbs樣條曲線進行插補因為（wéi）其效率高、精度好而得到了高端（duān）數控機床的青睞。
（四）刀的姿態不對（duì）無法加工？五（wǔ）坐標聯動分分鍾搞定
加工複雜曲（qǔ）麵不光要理論上可以（yǐ）加工，還需（xū）要考慮刀（dāo）具和（hé）被（bèi）加工的表麵之間的相對位置關（guān）係（xì）。
一方麵如果刀具（jù）的姿態不合適會導致（zhì）加工的表麵質量低下；另一方麵刀具還會和加工好的零件結構（gòu）互相幹涉，不調整刀具的相對姿態根本沒有辦法（fǎ）加工。這就需要賦予（yǔ）數控機床更多的運動（dòng）自由度，使之更為靈巧。
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（dòng）自由度以及（jí）3個轉動自由度（dù）），五坐標聯動就是使數控機床在具有空間上x、y、z三個方向的平動自（zì）由度外，又增（zēng）加了兩個方向的轉動的（de）自由度，再（zài）加上刀具本身的用於切削的轉動自由度，這樣刀具和工件之間的相對運動就有了全部的六個自由度，使（shǐ）得刀具和工件之間可以呈現任意的相對位置和相對姿態。
（五）國產數控係統：逐漸邁向（xiàng）高端市場
中（zhōng）國（guó）是當今（jīn）世界機床製（zhì）造大國（guó），數控係統在性能、功能和成套化應用方麵均取（qǔ）得了長足進步。
其中，低檔數控（kòng）係統幾乎完全取代了進（jìn）口，中檔（dàng）數控係（xì）統在（zài）係列化、商品化（huà）和產業化方麵成（chéng）效顯著。高檔數控係統已突破實現了五軸聯（lián）動功能，並在六軸數控砂帶磨（mó）床、五軸葉片銑床和車銑複合機床等設備上得到了示範應用。
此外，中（zhōng）國企業針（zhēn）對零件（如手機（jī）殼（ké））的大批量、表（biǎo）麵光潔度高等特點，各自（zì）開發了多款專用係統和（hé）小型高速加（jiā）工中（zhōng）心，大大降低了生產成本，該市場現已基本被國（guó）產係統和主機占領。
不過，還是應該看到（dào），國際上的數控（kòng）係統已經有（yǒu）很多成熟的高端產品（pǐn），與世界機床強國相比，中國的機床產品在全球機（jī）床市場的競爭力差距依然很大
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