對於數控機（jī）床（chuáng）來說，數控係統就像大腦一樣負責處理信息並（bìng）控製機床的動力。當要加工的零件形（xíng）狀（zhuàng）不規則（zé）時，插補運算可以解決；而當（dāng）零件的形狀特殊，機床的刀具無法進行（háng）切削時，五坐（zuò）標聯動技術就（jiù）派上了用場。
一提到（dào）工業（yè），最基礎（chǔ）的就是製造。
而所謂製造就是把各種各樣（yàng）的東西從原材（cái）料變成零件再裝配（pèi）成產（chǎn）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碰硬的車銑刨磨鉗，我們（men）生活中見到的任何一（yī）個稍微有些（xiē）形狀（zhuàng）的金屬，在我們見到之前，都已經在工（gōng）廠（chǎng）經曆了多次鐵與火的淬煉。既然金屬（shǔ）零件是機器製造的，那麽機器又是如何製造的呢？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（nǎo）幹活
機（jī）床是其他機器的（de）“母機”。
煉鋼廠出產的鋼鐵並不是我們在生活（huó）中見到的各種（zhǒng）奇奇（qí）怪怪的形（xíng）狀，而是板材、管材、鑄錠等等（děng）形狀比較規則的材料，這些材（cái）料要加工成各種形狀的零件就需要使用機床進行切削；還有一些精度要求較高和表麵粗糙度要（yào）求較細的零件，就要在機床上用精（jīng）細繁複的工藝切出來（lái）或者磨出來（lái）。
和所（suǒ）有的機器一樣，最初的機床包括動力裝置、傳動裝置和執行裝置，靠電機轉動輸（shū）入動力，通過傳動裝置帶著被加（jiā）工的工（gōng）件或者刀（dāo）具（jù）進行相對運動，至於在哪兒下刀、切多少、多快速度切等等問題，則由人在加工過程（chéng）中直接進行控製。
由於傳統機床使用的電機的轉速在工作時基本上是不變的（de），為了實現不同的切削速度，傳統的機床設計了極為複（fù）雜的傳動係統。這種複雜度（dù）的機械在現今的設計中已經不（bú）多見了。
而隨著伺服電機（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（jì）術（shù）的發展及其在（zài）數控機床上的應用，直接（jiē）控製電機的轉速變得方便（biàn）快捷效（xiào）率高，而且基本上（shàng）是無級變速，傳動係統的結構大大簡化，甚至（zhì）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（tǒng）。
這種“直接驅動”的模式是現在機械設計領域的一大趨勢。
結構的簡化還不夠，要實現各種各（gè）樣的形狀的零件的加工，還需要讓機床可以高效（xiào）、準確的控製多台電機合作完成整個加工（gōng）過程。
這就要讓機床成為有“腦子”的數控機床了。而這個（gè）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多複雜、多精密的活兒，也決定了這（zhè）台（tái）機床和他的操作者的身（shēn）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）是數控機床的大腦。
對（duì）於一般數控機床而言，往往包（bāo）含人機控製界（jiè）麵（miàn）、數控係統、伺服驅動（dòng）裝置、機床、檢測裝置等等，操作人（rén）員在一些計算機輔助（zhù）製造軟件的幫助下，將加工過程所需（xū）的各種操（cāo）作（如主軸變速等步驟以及工件的形狀（zhuàng）尺（chǐ）寸）用零件程序代碼表示，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（bìng）按零件程序的要求控製伺服電機（jī），實現刀具與（yǔ）工（gōng）件的相對運動（dòng），以完成零件的加工。
數控係統完成諸多信息（xī）的（de）存儲和處理的工作，並將（jiāng）信息的（de）處理結（jié）果以控（kòng）製信號的形式傳給後續的伺服電機，這些控製信號（hào）的工作效果依賴於兩大核（hé）心技術：一個是（shì）曲線曲麵的插（chā）補運算，一個是（shì）機床多軸的運動控製。
（三）零件形狀太“自由（yóu）”？靠插補運算搞定
如果（guǒ）運動軌跡可（kě）以用解析式表達，則整個運動就可以分解為幾個坐（zuò）標（biāo）的獨立運動的（de）合成運動，就（jiù）可以直（zhí）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（zì）由”的，既不圓、也不方，甚至都不知（zhī）道是什麽形狀，例（lì）如汽車、輪船、飛機、模具、藝（yì）術品（pǐn）等產品常遇到不能用解（jiě）析式描述的（de）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（shì）要控製工件台、刀具都按照設計好的位置-時間曲（qǔ）線進行運動（dòng），控製這二者在規定的（de）時間以指定的姿（zī）態到（dào）達指定的位置（zhì）。
機床可以在工件和刀具之間很好地完成直線（xiàn）段、圓弧或其他的有解（jiě）析式的樣條曲線的相對運動，而這種複（fù）雜的“自由”運動又該怎麽完（wán）成呢？答案是依靠插補運算。
所謂插補，就是（shì）按（àn）照一（yī）定方法確定數（shù）控機床上刀具（jù）的運動（dòng）軌跡的過程。根據（jù）給定的速度和軌跡，在（zài）軌跡的（de）已知點之間，增加一些新的（de）中間點，並控製工件台和刀具通過這些中間點，進而就（jiù）能完（wán）成整個運動。
而這些中間點之（zhī）間（jiān），則通過線段、圓弧（hú）或（huò）者樣（yàng）條曲線等來連接。相當於用數段微小的線段和圓（yuán）弧去逼近要求的曲（qǔ）線和（hé）曲麵，這就（jiù）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樣條曲線進行插補（bǔ）因為其效率高、精度好而得到了高端數控機床的青睞。
（四）刀的（de）姿態（tài）不對無法加（jiā）工？五坐標聯（lián）動（dòng）分分鍾搞定
加工（gōng）複雜曲麵不光要理論上可以（yǐ）加工，還需要考慮刀具和被加工的表麵之間的相對位置關（guān）係。
一方麵如果刀具的姿態不合適會導致加工（gōng）的表麵（miàn）質量（liàng）低下（xià）；另一方麵刀具還會和加工好的零件結構互相幹涉（shè），不調整刀具的相對姿態根本沒有辦法加工。這就需要（yào）賦（fù）予數控機床更多的運動自（zì）由度，使（shǐ）之更為靈巧。
由於我們（men）所處的（de）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（biāo）聯動就是使數控機床在具有空間上x、y、z三個方向的平動自由度外，又（yòu）增加了兩（liǎng）個方向的轉動的自由度（dù），再加上刀具本身的用於（yú）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，使得刀具和工件之間可以呈現（xiàn）任意的相對位置和相對姿態（tài）。
（五）國產數控係統：逐漸邁向高端市場
中國（guó）是當今世（shì）界機床製造大國，數控（kòng）係統在性能、功能和成套化應（yīng）用方麵均取得了長足進步。
其中，低檔數控係統幾乎完全（quán）取代了進口，中檔數控係統在係列（liè）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，並在六軸數控砂帶磨床、五軸葉（yè）片銑（xǐ）床和車銑複合機床等設備上得到了示範應用。
此外，中國企業針對零件（如手機殼）的大批（pī）量、表麵光潔度高等特點，各自開發了多款專（zhuān）用係統和小（xiǎo）型高（gāo）速加工（gōng）中心，大大降低（dī）了生產（chǎn）成本，該市場現（xiàn）已基本被國產係統和主機占領。
不過，還是應該（gāi）看到，國際（jì）上（shàng）的（de）數控係統已經有很（hěn）多成（chéng）熟（shú）的高端產品，與世界機床強國相比，中國的機床產品在全球機床（chuáng）市場的競爭力（lì）差距依然很大（dà）
客（kè）服1