對於數控機床（chuáng）來說，數控係統就像大腦一樣負責處理信息並控製機床的動力。當要加工的零件形狀不規則時，插補運算可以解決；而當零（líng）件的形（xíng）狀特（tè）殊，機床的刀具無法（fǎ）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（zhì）造。
而所謂製造就是把各種各樣的東西從原材（cái）料變成零件再裝配成產品。在傳（chuán）統的金屬加工領域，零件的製造就是火星四濺（jiàn）的鑄鍛焊以及硬碰硬的（de）車銑刨磨鉗，我們生活中見到的任何一（yī）個（gè）稍微有（yǒu）些形狀的（de）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。既然金屬（shǔ）零件是機器製造的，那（nà）麽機器又是如何製造的呢？原來，它是通過機（jī）床完成的（de）。
（一）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（gāng）廠出產的鋼鐵並（bìng）不是我們在（zài）生活中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材料，這（zhè）些材料要加工成各種形狀的零件就需要使用機床進行切削；還有一些精度（dù）要求較高和表麵粗糙度要求較細的零件，就要在機床上用精細（xì）繁複（fù）的工（gōng）藝切出來或者磨出來。
和（hé）所有的機器一樣，最初的機床包括動力裝置、傳動（dòng）裝置和執行裝（zhuāng）置，靠電機轉動輸入動力，通過傳動裝置（zhì）帶著被加工的工件或者刀具進行相對運動，至於在（zài）哪兒下（xià）刀、切多少、多快速度切等等問（wèn）題，則由人（rén）在加工過程中直接進行控製（zhì）。
由於傳統（tǒng）機床使用的電機的轉（zhuǎn）速在工作時基本上是不（bú）變（biàn）的，為了實現不同的切削速度（dù），傳統的（de）機（jī）床設計了極為複雜的傳動係（xì）統。這種複雜度的機械在現今的設計中已經（jīng）不多見了（le）。
而隨著伺服電機（伺服電（diàn）機就是可以在一定範圍內（nèi）精確（què）控製電機的位置和轉速的電（diàn）機）技術的發展（zhǎn）及其在數控機床（chuáng）上的（de）應用，直接控製電機的轉速變得方（fāng）便快捷效率（lǜ）高，而且基本上（shàng）是無級變速，傳動係統的結構大大簡化，甚（shèn）至出現了很多環節電機（jī）直接連接到執行機構上，而省略了傳動係統。
這種“直接驅動”的模式是現（xiàn）在機（jī）械設計領域的一大趨勢。
結構的（de）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（chuáng）可以高效、準確的控製多台電機合作完成整個加（jiā）工過程。
這就要讓機床成為有“腦子”的數控機床了。而這（zhè）個腦子就是（shì）數（shù）控係統，數（shù）控係統的（de）水平高低決定了數控機床能幹多複雜、多（duō）精密的活兒，也決定了這台機床和他的操作者的身價。
（二）數控係統能幹嘛？處（chù）理信息（xī）並（bìng）控製動（dòng）力
數控係統（Numerical Controller System）是數控機床的大腦。
對於一般數控機床而言，往往包含人機控（kòng）製界麵、數控係統、伺服驅動裝置、機床、檢測裝（zhuāng）置等等，操作人員在一些計算機輔助（zhù）製造軟件的幫助下，將加工過程所需的各種操作（如主軸變速等步驟以（yǐ）及工（gōng）件的（de）形狀尺寸）用零件程序（xù）代碼（mǎ）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）零件程序的要求控製伺服電機，實現刀具與工件（jiàn）的相對（duì）運動，以（yǐ）完成零件的加工（gōng）。
數控係統完成諸多（duō）信息的存（cún）儲和處理（lǐ）的工（gōng）作，並（bìng）將信息的處理結果以控製信號的形式傳給後續的（de）伺（sì）服電機，這些控製信號的工作效果依賴於兩大核心技術：一個是曲線曲麵的插補運算，一個是機床多軸的運動控製。
（三）零件形狀太“自由”？靠插（chā）補（bǔ）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為（wéi）幾個坐標的獨立（lì）運動的合成運動，就可以（yǐ）直（zhí）接控製（zhì）電機生（shēng）成了。
但是製造過程中很多零件的形狀可以說是十分“自由（yóu）”的，既不圓、也不方，甚至都不知道是什麽形狀，例如汽車、輪（lún）船、飛機、模具、藝術品等產（chǎn）品常遇到不能（néng）用解析式描（miáo）述的曲線曲麵，這類曲線曲麵稱為（wéi）自（zì）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，就是要控製工件台、刀具都按照設計好的位置-時間曲（qǔ）線進（jìn）行運動，控製這二者在規定的時間以指定的姿態到（dào）達指定的位置。
機床（chuáng）可以在工件和刀具之間很（hěn）好地完成（chéng）直（zhí）線段、圓弧或其他的（de）有解析式的樣條曲（qǔ）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（àn）是（shì）依靠插補運算。
所謂插補，就是按照一定方（fāng）法確定數控機床上刀具的運動（dòng）軌跡的過程。根據給定的速度和軌跡，在軌跡的已知點之間（jiān），增加一些新的（de）中間點，並控製工件台和刀具通過這些（xiē）中間點，進而就能完成整個運動。
而這些中間點之間，則（zé）通過線段、圓弧或者樣條（tiáo）曲線等來連（lián）接。相當於用數段微小的（de）線段和圓弧去逼近要求的曲線和曲麵，這就是插補的本質。
流行的插補算法包括逐點比較法、數字增量法等，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（dào）了高端數控機床的青睞。
（四）刀的姿態不對無（wú）法加工？五坐標聯動分分鍾搞定（dìng）
加工複雜曲（qǔ）麵不光（guāng）要理論上可以加（jiā）工，還需要考（kǎo）慮刀具和被加工的表麵之間的相對位置關係。
一方麵如果（guǒ）刀具的姿態不合適會導致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（diào）整刀具的相對姿態根本沒（méi）有辦法加（jiā）工。這就需要賦予數控機（jī）床更多的運動自由度，使之更為靈巧。
由於（yú）我們（men）所（suǒ）處的（de）三維空間的相對運動隻包（bāo）含六個自由度（3個平動（dòng）自（zì）由度（dù）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（kōng）間上x、y、z三個方向的平動自（zì）由度外，又增加了兩個方向的轉動的自由（yóu）度，再加上刀具本身（shēn）的用於切削的轉動自由度，這樣刀具和工件之間（jiān）的相對運動就有了全部的六個自由度，使得刀具和（hé）工件之間可以呈現任意的相（xiàng）對位置和相對姿態。
（五）國產數控係統：逐漸邁向高端市場
中國是當今世界機床製造大（dà）國，數控係統在性能（néng）、功能和成套化應用方麵均取得了長足進步。
其中，低（dī）檔數控係統幾乎完全取代了進口，中檔數控（kòng）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（yè）片銑床和車銑複合（hé）機床等設備上得到了示範（fàn）應用（yòng）。
此外，中國企業針對零件（如手（shǒu）機殼）的大批量、表麵光（guāng）潔度高等特點（diǎn），各自開發了多款專用（yòng）係統和小型高速加工中（zhōng）心，大大降低了生產成本（běn），該市場現已基本被國產係統和（hé）主機占領。
不過，還是（shì）應該看到，國際上的數控係（xì）統已經有（yǒu）很多（duō）成熟的高端產品，與世界機床（chuáng）強國相（xiàng）比，中國的機（jī）床產品在全球機床市場的競爭力差距依然很大
客（kè）服1