對於數控機床來（lái）說，數控係統就（jiù）像大（dà）腦（nǎo）一樣負責處理信息並控製機床（chuáng）的動力。當（dāng）要加工的零件形狀不規則時，插補運算可以解決；而當零件的（de）形狀特殊，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，最基礎的就是製造。
而所謂（wèi）製造（zào）就是把各種各樣的東（dōng）西從（cóng）原材料變成零件再裝配成產品。在傳（chuán）統的金屬加工領域，零（líng）件（jiàn）的製造就（jiù）是火星四濺的鑄鍛焊以（yǐ）及硬碰硬的車銑刨磨鉗，我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，都已經在工廠經曆了多次鐵與火的淬煉。既然金（jīn）屬（shǔ）零件是機（jī）器製造的，那（nà）麽機器又是如何製造的呢（ne）？原來，它是通過機床完成（chéng）的。
（一（yī））從機床到數控機床，機器不再無腦幹活
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（xíng）狀，而是板材、管材、鑄錠等等形狀比較規（guī）則的材料，這些材料要加工（gōng）成（chéng）各種形狀的零件就需要使用機床進行切削；還有（yǒu）一（yī）些精度（dù）要求（qiú）較高和表麵粗糙度要求較細（xì）的（de）零件，就（jiù）要（yào）在機床上用精（jīng）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、傳動裝（zhuāng）置和執行裝（zhuāng）置，靠電機轉動輸入動力，通過傳動裝（zhuāng）置帶著被（bèi）加工（gōng）的工件或者刀具進行相對運動，至於在哪兒下刀、切多（duō）少、多（duō）快速度切等等問題，則由人在加工過程中直接進行控製。
由於傳統（tǒng）機床（chuáng）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（sù）度，傳統的機床設計（jì）了極為複雜的（de）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。
而隨著伺（sì）服電機（伺（sì）服電機就是可以在（zài）一定範圍內精確控（kòng）製電機的位置和轉速（sù）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（jī）的轉速變（biàn）得方便快捷效率高，而且基本上是無（wú）級變速，傳動係統的（de）結構大大簡化，甚至出現了很多環節電機直接連接到執行機構上，而省略了傳動係統。
這種“直（zhí）接驅動”的模式是（shì）現在機械設計領域的一大趨勢。
結構（gòu）的簡化還（hái）不夠，要實現各種各樣的形（xíng）狀的零件的加工，還需要讓機床可以高效、準（zhǔn）確的控製多台電（diàn）機合作完成整個加工過程。
這就要讓機床成為有“腦（nǎo）子（zǐ）”的數控（kòng）機床了。而這（zhè）個腦子就（jiù）是數控係（xì）統，數控係統的水平高（gāo）低決定了數控機床能幹多複雜（zá）、多精密的活兒（ér），也決定了這台機床（chuáng）和他的操作者的身價。
（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（shù）控機（jī）床的大腦。
對於一般數控機床而言，往往（wǎng）包含人機控製界麵、數控係統、伺服（fú）驅動（dòng）裝置、機床（chuáng）、檢（jiǎn）測（cè）裝（zhuāng）置等等，操作人員在一些計算（suàn）機（jī）輔助製造軟件的幫助下，將加工過程（chéng）所需的各種操作（如主軸變速（sù）等步驟以及工件的形狀尺寸）用零（líng）件程序代碼表示，並通過人及控製界麵輸入到數控機床，之後由數控係統對這些信息進行處理和運算，並按（àn）零件（jiàn）程序的要求（qiú）控製伺服電機，實現刀具與工件的相對運動（dòng），以（yǐ）完成零件的加工。
數控係統完成諸多信（xìn）息的存儲和處理的工作，並將信息的處理結果（guǒ）以控製信號的形式傳給後續的伺服電機，這些控製（zhì）信號的工作（zuò）效果依賴於兩大核心技術：一個是曲線曲麵的插補運算，一個是機床多（duō）軸的運動（dòng）控製。
（三）零件形狀太“自由”？靠插補運算搞定
如果運（yùn）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（zhì）都（dōu）不知（zhī）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（shì）描述的（de）曲線曲麵，這類（lèi）曲線（xiàn）曲麵稱為自（zì）由（yóu）曲線（Free Form Curves）或自由曲麵。
要（yào）切出來這些“自由”的（de）形狀，刀具和（hé）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（shì）要控製工件台、刀具都按照（zhào）設（shè）計好的位（wèi）置-時（shí）間曲線進行運動，控製（zhì）這二者在規定的時（shí）間以指定的姿態到達指定的位置。
機床（chuáng）可以在工件和刀具之間很好地（dì）完成直線段、圓弧或其他的有解析（xī）式的樣條曲線的相對運動，而這種（zhǒng）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（fāng）法（fǎ）確定數控機床上刀具的運動軌跡的過程。根據給定的速度和軌跡，在（zài）軌跡的已知點之間，增加（jiā）一些新的中間點，並控製工件台和刀具通過（guò）這些中間點，進（jìn）而就能完成整個運動。
而這些中間（jiān）點之間，則通過線段、圓弧或者樣條曲線等來連接。相當於用數段微小的線段和圓弧去逼近要求的曲線和曲（qǔ）麵，這就是（shì）插補的本質。
流行（háng）的插補算（suàn）法包括逐點比較法、數字增量法（fǎ）等，而利用Nurbs樣（yàng）條曲線進行插補因為其效率高、精度好而得到了高端數控機（jī）床的青睞。
（四（sì））刀的姿態不對無法加工（gōng）？五坐標聯動分分鍾搞定
加（jiā）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（jiā）工的表麵之間的相對位置關係。
一方麵如果刀具的姿（zī）態不合適會導致加工的表麵質量低下；另一方麵刀具還（hái）會和加工好的零件結構互相幹涉，不調整刀（dāo）具的相對姿態根本沒有辦法加工。這就需（xū）要賦予數控機床更（gèng）多的運動自由度，使（shǐ）之更（gèng）為靈巧。
由於我們所處（chù）的三維空（kōng）間的（de）相（xiàng）對運動隻（zhī）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（píng）動自由度外（wài），又（yòu）增加了兩個方向的轉動的自由（yóu）度，再加（jiā）上刀具本身的用於（yú）切削的轉（zhuǎn）動自由度，這（zhè）樣刀具和工件之間的（de）相對運動就有了全部的六個自由度，使得刀具和工件之間可以呈現任意（yì）的相對位置和相對姿態。
（五）國產數（shù）控係統：逐漸邁向高端市場
中國是當今世界機床製造大國（guó），數控係統在性（xìng）能、功能（néng）和成套化應用方（fāng）麵均取得了長足進步。
其中，低檔數控係統幾乎完全取代（dài）了（le）進口，中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（xiàn）了五軸聯動功能，並在六軸數控砂帶磨床、五軸葉片銑床和（hé）車銑複合機（jī）床等設備上得到了示範應用（yòng）。
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工中心，大大降低了生產成本，該（gāi）市場現已基本被國產係統和主機占領。
不過，還是應該看到，國際上的數控係統已經（jīng）有很多成熟的高（gāo）端產品，與世界機床強（qiáng）國相（xiàng）比，中國的機床產品在全球機床市場的（de）競（jìng）爭力差距依然很（hěn）大
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