對（duì）於數（shù）控機床來說，數控係統就像大腦一樣負（fù）責處（chù）理信（xìn）息並控製機床的動力。當要加工的零件形（xíng）狀不規則時，插（chā）補運算可以解決；而當零件的形狀特殊，機（jī）床的刀具無法進行切削時，五坐（zuò）標聯動技術就派上了用（yòng）場。
一（yī）提到工業，最基礎的就是製造。
而所（suǒ）謂製造就是把各種各樣的東西從原材料變成零（líng）件再（zài）裝（zhuāng）配成（chéng）產品。在傳統的（de）金屬加（jiā）工領域，零件的製造就是火星四濺的鑄鍛焊以及硬碰硬的車銑刨磨鉗，我們生活中見到的任何一（yī）個稍微有些形狀的金（jīn）屬，在我們見到之前，都已經在工廠經曆了多次鐵與火的淬煉。既然金屬零件是機器製造的，那麽機器又是如何（hé）製造的呢？原來，它是（shì）通過機床完成的。
（一）從機床到數（shù）控機床，機器不再無（wú）腦幹活（huó）
機床是其他機器的“母機”。
煉鋼廠出產的鋼鐵並不是我（wǒ）們在生活中（zhōng）見到的各種奇奇怪怪的形狀，而是板材、管材、鑄錠等等形狀比較規則的（de）材料，這些材料要加工成各種形狀的（de）零件就需要使用機床進（jìn）行（háng）切削；還有一些精度要求較高和表麵粗（cū）糙度要（yào）求較細的零件，就要在機（jī）床（chuáng）上用精細繁複的工藝切（qiē）出來或者磨出來（lái）。
和所有的機器（qì）一樣（yàng），最初的機床包括（kuò）動力裝置、傳動（dòng）裝（zhuāng）置和執行裝置，靠電機轉動輸入動力，通過傳動裝置帶著被加工（gōng）的工件或者刀具（jù）進行相對運（yùn）動，至於在哪兒下刀、切多少、多快速（sù）度切等等問題，則（zé）由人在加工過（guò）程中直接進（jìn）行控製。
由於（yú）傳統機床使用的電機的轉速在工作時基本（běn）上是不變的，為了實現不同的切（qiē）削速度，傳統的機床設（shè）計了（le）極為複雜（zá）的傳動係統。這種複雜（zá）度的機械在現今的設計中已經不多見了（le）。
而隨著伺服電機（jī）（伺服電機就是可以在一定範圍內精確控製電機的位置和轉速的電機）技術的發展及其在數控機床上的應用，直接控製電機的轉（zhuǎn）速變得方便快捷效率高，而且（qiě）基本上是無級變速，傳動係統的結構大大簡（jiǎn）化，甚至出現（xiàn）了很多環節電機直接連接到執行機構上，而省略了傳動係（xì）統。
這種“直接驅（qū）動”的（de）模式是現在機械設計領域的一（yī）大趨勢。
結構的簡化還不夠（gòu），要實現各種各樣的形狀的零件的加工，還需要讓機（jī）床可以高效、準確的控製多台電機合作（zuò）完成整個（gè）加工（gōng）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）多複雜、多精密的（de）活兒，也決定了這台機床和他的操作者的身價（jià）。
（二）數控係統能幹嘛？處理信息並控製動力
數控係統（Numerical Controller System）是數控機床的（de）大腦。
對於一般數控機（jī）床而言，往往包含人（rén）機控製界麵、數控係統（tǒng）、伺服驅動裝置、機床、檢測裝置等等，操作人（rén）員在一些計算機（jī）輔助製造軟件的幫助下，將加工過程所需的各種（zhǒng）操作（如主軸變速等步驟以及工件的（de）形狀（zhuàng）尺寸（cùn））用零件程序代碼表（biǎo）示，並通過人及控製界麵輸入到數控機床，之後（hòu）由數控係統對這（zhè）些信息進（jìn）行處理和運算，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（xiàng）對（duì）運動，以完成（chéng）零件的加工。
數控係統完成諸（zhū）多信息的存儲和處理的工作，並將信息的處（chù）理結（jié）果以控製信號的（de）形式傳（chuán）給後續的伺服電機，這些控製信號的工作效果依賴於兩大核心技術：一個是曲（qǔ）線曲麵的插補運算，一個是機（jī）床多軸的運動控製。
（三）零件形狀（zhuàng）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解（jiě）為幾個（gè）坐標的獨（dú）立運動的合成（chéng）運動，就可以直接（jiē）控製電機生成了。
但是製造過程中很多零件的形狀可以說是（shì）十分“自由”的，既不（bú）圓、也不方，甚至都（dōu）不知道是什麽（me）形狀，例如汽車、輪船、飛機（jī）、模具（jù）、藝術品等產品常遇到不能用（yòng）解析式描述的曲線曲（qǔ）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（lái）這些“自由”的形狀，刀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、刀具都按照設計好的位（wèi）置-時間曲線進行運動（dòng），控製這二者在（zài）規定的時間以指定的姿態到（dào）達指（zhǐ）定的位置。
機床可以在工件和刀具之間很好地完成直線段（duàn）、圓弧或其他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）動又該怎麽完成呢？答案是依靠插補運算。
所謂插補（bǔ），就是按照一定方法確定數控（kòng）機床（chuáng）上刀（dāo）具的運（yùn）動軌（guǐ）跡的過程。根據給定的速度和（hé）軌（guǐ）跡，在軌跡的已（yǐ）知點之間，增加一（yī）些新的中間（jiān）點，並（bìng）控（kòng）製工件台和刀具通過（guò）這些中間點，進而就能完成整個運動。
而這些（xiē）中間點之（zhī）間，則通（tōng）過線段、圓弧或者樣條曲線（xiàn）等來連接。相（xiàng）當（dāng）於用數段微小的線（xiàn）段和圓弧去逼近要求的曲線和曲麵，這就是插補的本質。
流行的插補算法（fǎ）包（bāo）括逐點比較法、數字增量（liàng）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（chuáng）的（de）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理論上可以加工，還需要考慮刀具和被加工的表麵之間的相對位置關係。
一方麵如果刀具的姿態不合適會導致加工的表麵質量低下；另一（yī）方麵刀具還會和加工（gōng）好的零（líng）件結（jié）構互相幹涉（shè），不調整刀（dāo）具的相對姿態根本沒有（yǒu）辦法加（jiā）工（gōng）。這就（jiù）需要賦予數控機床更多的運動自由度，使之更為靈巧。
由於我們所處的（de）三維空間的相對運動隻包（bāo）含六個自（zì）由度（3個平（píng）動（dòng）自由度以（yǐ）及3個轉動自由度），五坐標聯動就是使數控（kòng）機床在具有空間上x、y、z三個方向的平動自由度外（wài），又（yòu）增加了兩個方（fāng）向的轉動的自由度，再加上刀具本身（shēn）的用於切削（xuē）的轉動自由度，這樣刀具和工件之間的相對運動就（jiù）有了全部的六個自由度，使（shǐ）得刀具（jù）和工件之間可以呈現任意的相對位置和相（xiàng）對姿態。
（五）國（guó）產數控係（xì）統：逐漸邁向高端市（shì）場
中國是當今世界（jiè）機床製造（zào）大國，數控（kòng）係統在（zài）性能、功能和成套化應用方麵（miàn）均取得了長足進步。
其中，低檔數控係統（tǒng）幾乎完全取代了進口（kǒu），中檔數控係（xì）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（wǔ）軸聯動功能，並在（zài）六（liù）軸數控砂帶磨床、五軸（zhóu）葉片銑床和車銑（xǐ）複（fù）合機床等設備上得到（dào）了示範應用。
此外，中國企業針對零件（如手機殼）的大批量、表麵光潔度高等特點，各自開發了多款專用係統和小型高速加（jiā）工中心（xīn），大大降低了生產（chǎn）成本，該市場現已基（jī）本被國產係統和主機占領。
不過，還是應該看到，國際上的數控係（xì）統已經（jīng）有很多成熟的高端產品，與世界（jiè）機床（chuáng）強國相比，中國的機床產品（pǐn）在全球機床市場的競爭力差距依然很大
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