對於數控（kòng）機（jī）床來說，數控係統就（jiù）像大腦一樣負責處理信息並（bìng）控製機床（chuáng）的（de）動力。當要加工的零（líng）件形狀不（bú）規則時，插補運算可以（yǐ）解決；而當（dāng）零件的形狀特殊，機床的刀具無法進（jìn）行切削時，五坐標聯動技術就派上了（le）用場。
一提到工業，最基（jī）礎的就是製造。
而（ér）所謂製造（zào）就是把各種各樣的東西從原材料變成零件再裝配成產品。在（zài）傳（chuán）統的（de）金屬加工領（lǐng）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，我們生活中見到（dào）的任何一個稍微有些形狀的（de）金屬，在我們見到之前，都已經在工廠經曆（lì）了多次（cì）鐵與火的淬煉。既然金屬零件是機器製造的，那（nà）麽機器又是如何製造的呢？原來（lái），它是通過機床完成的。
（一）從機（jī）床到數（shù）控機床（chuáng），機器不再無腦幹活
機床是其他機器（qì）的“母機（jī）”。
煉鋼廠出產的鋼鐵並不是我們在（zài）生活中見到的各種（zhǒng）奇奇怪怪的形（xíng）狀，而是板材、管材、鑄錠等等形狀比較規則的材料（liào），這些（xiē）材料要加工成各種形狀的零件就需要使用機床進行切削；還（hái）有一（yī）些精度要求較高和表麵粗糙度要求（qiú）較細的零件（jiàn），就要在機（jī）床上用精細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（chuán）動裝置和執行裝置，靠電機轉動輸入動力（lì），通過傳動裝置帶著被加（jiā）工的工件或者刀（dāo）具（jù）進行相對運動，至於在哪兒下刀、切多少、多快速度切等等問（wèn）題，則由人在加工過程中直接進行控製。
由於傳統機床（chuáng）使用的（de）電機的轉速在工作時基本上是不變的，為了實（shí）現不同的切削速度，傳統的機床設計了（le）極為複（fù）雜的傳（chuán）動係統。這種複雜度（dù）的機械在現今的設計中已經（jīng）不多（duō）見了（le）。
而隨著伺服電機（jī）（伺服電機就是可以在一定範圍（wéi）內精確控（kòng）製電機的位置和轉速的電機）技術的發展及其在數控機（jī）床上（shàng）的應（yīng）用，直接控（kòng）製電機（jī）的轉速變得方便快（kuài）捷效率高，而且基（jī）本上（shàng）是無級變速（sù），傳動係統的結構大大簡化，甚至出現了很多環節電機直接連接（jiē）到執行機（jī）構上（shàng），而省略了傳動係統。
這（zhè）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（huà）還不夠（gòu），要實現各種各樣的（de）形狀（zhuàng）的零件的加工，還需要讓機床可以高效、準確的（de）控製（zhì）多（duō）台（tái）電機合（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。而這個腦子就是數控係統，數控係統的水平高低決定了數控機床能幹（gàn）多複（fù）雜、多精密的活兒，也決定了這（zhè）台機床和（hé）他的操作者的身價。
（二）數控係（xì）統能幹嘛？處理信息並控製動力
數（shù）控係統（Numerical Controller System）是數控（kòng）機床的大腦。
對於一般數控機床而言，往往包含人機控製界麵、數控係統、伺（sì）服驅動裝置（zhì）、機（jī）床、檢測裝置等等，操作人員在一些計（jì）算機（jī）輔助製造軟（ruǎn）件的幫助下，將加（jiā）工過（guò）程所需的（de）各種操作（如主軸變（biàn）速等步驟以及工件的形狀（zhuàng）尺寸）用（yòng）零件程序（xù）代碼表示，並（bìng）通過人及（jí）控製界麵輸入到數控機床，之後由數（shù）控係統對（duì）這些信息進行處理和（hé）運算，並按零（líng）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（yǐ）完成零件的加工。
數（shù）控係統完（wán）成（chéng）諸多信息的存儲和處理（lǐ）的工作，並將信息的處理結果以（yǐ）控製信（xìn）號的形式傳給後續的伺服電機，這些控（kòng）製（zhì）信號的工作效果依賴於兩大核心技術（shù）：一個是曲線曲麵的（de）插補（bǔ）運（yùn）算（suàn），一（yī）個是機床多軸的運動控製。
（三）零件形狀太“自由”？靠插補運算搞定
如（rú）果運動軌跡可以用（yòng）解析式表達，則整個運動就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。
但是製造（zào）過程中很多零件的形狀可以說是十分“自由”的，既不圓、也不方，甚至都不知道是什麽形狀，例如汽車、輪船、飛機、模具、藝術品等產品常遇到不能用解析式描述的曲線（xiàn）曲（qǔ）麵（miàn），這類曲線（xiàn）曲麵稱為自由曲線（Free Form Curves）或自由曲麵。
要切出來這些“自由”的形狀，刀具和工件（jiàn）之間的相對運動也相應（yīng）的十分複雜（zá）。具體到操作中，就是要控製工件台、刀具都按照設計好的位（wèi）置-時間曲線進（jìn）行運動，控製（zhì）這（zhè）二者在規定的時間以指定的姿態到達（dá）指定的位置。
機床可以在工件和刀具之間很好地完成直線段、圓弧或其他（tā）的有解析式的樣條曲線的相對運動，而這種複雜的“自由”運（yùn）動又該（gāi）怎麽完成呢？答案是依靠插補（bǔ）運算。
所謂插補，就是按照（zhào）一定方法確定數控機床上刀（dāo）具的運動軌跡的過程。根據給定的速度和（hé）軌跡，在軌跡的已知點之間，增加一些新的中（zhōng）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（zhěng）個（gè）運動。
而這些中間（jiān）點之間，則通過線段、圓弧或（huò）者樣條曲（qǔ）線等來連接。相當於用數段微小的線段（duàn）和圓弧去逼近要求的曲（qǔ）線和（hé）曲麵，這就是（shì）插補的本質（zhì）。
流行的插補算法包括逐點比較法、數字增量法等，而利用Nurbs樣條曲線進行插補（bǔ）因為其效率（lǜ）高、精度好而得到了高端數控機（jī）床的青睞。
（四）刀的姿態不對無法加工？五坐標聯動分分鍾搞定
加工複雜曲麵不光要（yào）理論上可以加（jiā）工，還需要考慮刀具和被加（jiā）工的表麵之間的相對位置關係。
一（yī）方麵如果刀具的姿態不合適會導致加工的（de）表麵質量低下；另一方麵刀具還會和加工好的零件結構互相幹涉，不調整刀（dāo）具的相對姿態根本（běn）沒有辦法加工。這就需要賦予數控機床更多的運動自由度，使（shǐ）之更（gèng）為靈巧。
由於我們所處的三維空間的相（xiàng）對運動隻包（bāo）含六個自（zì）由度（3個平動自由度以及3個轉（zhuǎn）動自由度），五坐標（biāo）聯動就是使數控機床在具（jù）有空間上x、y、z三個方向的平（píng）動自由度外，又（yòu）增（zēng）加了兩個方向的轉動的自由（yóu）度（dù），再加上（shàng）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（bù）的六個自由度，使（shǐ）得刀具（jù）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：逐漸邁向高端市場
中國是當（dāng）今世界機床製造大國，數（shù）控係統在性能、功能和成套化應用（yòng）方麵均取得了長足進步。
其中，低檔數控（kòng）係統幾乎完全取代（dài）了進口，中檔數控係統在係列化、商品化和產業化方麵成效顯（xiǎn）著。高檔數控係統已突破實現了五軸聯動功能，並在六軸數控砂（shā）帶磨床、五軸葉片銑床和（hé）車銑複合機床等設（shè）備上得到了示範應用。
此外，中國企業針對零件（如（rú）手機殼）的（de）大批量、表（biǎo）麵光潔度高等特點，各自開發（fā）了多款專用係統（tǒng）和小（xiǎo）型高速加（jiā）工中心，大大降低（dī）了生產成本（běn），該市場（chǎng）現已基（jī）本（běn）被國產係統和主機占領。
不過，還是應該看到（dào），國際上的數控係統已經有很多成（chéng）熟的高（gāo）端產品，與世界機（jī）床強國（guó）相比，中國的機床產品在全球機床市場的競爭力差距依（yī）然（rán）很大
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