对于数控机床来说，数控系（xì）统就像大脑一样负责处理信息并控制机床的（de）动力。当（dāng）要加工的零件形状不规则时，插补（bǔ）运（yùn）算可以解决；而当零件的形状特殊，机床的刀（dāo）具无法进行切削时，五坐标联动技术就派上了用（yòng）场。
一提到工业，最基础的就是制造。
而所（suǒ）谓制造就是把各种各样的东西从（cóng）原材料变成零件再装配成产品。在（zài）传统的金属加工领域（yù），零件的制造就是火星四溅的铸（zhù）锻（duàn）焊以及（jí）硬碰硬（yìng）的车（chē）铣刨磨钳，我们生活中见到的任何（hé）一个稍微有些形状的金属，在我们见到之前，都已经在工厂经历了多次铁与火的淬炼。既然金属零（líng）件是机（jī）器（qì）制造（zào）的，那么机器又是如何制造的呢？原来，它是通过机床完成的（de）。
（一）从机床（chuáng）到数控机床，机器不再无脑干活
机床是其他机器的“母机”。
炼钢厂出产的钢铁并不是我们在生活（huó）中见到的各种奇奇怪怪的形状，而（ér）是板材、管材、铸锭等等形状比较规则的材料，这些材料要（yào）加工成各种形状的零件就需要使用机床进行切（qiē）削；还有一些精度要求较高和（hé）表面（miàn）粗糙度要（yào）求较细的零件，就（jiù）要在机（jī）床上用（yòng）精细繁复的工艺切出来（lái）或者磨出来。
和所有（yǒu）的机器（qì）一样，最（zuì）初的机床包括动力装置、传动装置和执行装置，靠（kào）电机（jī）转动输入动力，通过传动装置带着被加工的工（gōng）件或者刀具进行相对运动，至于在哪儿下刀、切多少、多快速度切等等问题，则由人在加工过程中（zhōng）直接进行控制。
由于（yú）传统机床使用的电机的转速在工作时基本上是（shì）不变的，为了（le）实现不同的切削速度，传统的机床设（shè）计了极为复杂的传动系（xì）统。这种复杂度的机械（xiè）在（zài）现今的（de）设计中已经（jīng）不多见了。
而随着伺服电机（伺服（fú）电机就是可以在一定范围内精确控制电机的位置和转速的电机）技术的发展及其在数控机床上的应用，直接控制电机的转速变得方便快捷效率高，而且基本上是（shì）无级变速，传（chuán）动系统的结构大（dà）大简化，甚至出现了很多环节电机（jī）直接连接到执行机构上，而省略了传动系统。
这种“直接驱动”的模式是现在（zài）机械设计领域的一大趋势。
结构的简（jiǎn）化还不够，要实现各种（zhǒng）各样的形状的零件的加工，还需要让机床可以高效（xiào）、准确的控制多（duō）台（tái）电机合作完成整个加工过（guò）程。
这就要让机床成为有“脑子”的数控机床了。而这个脑子就（jiù）是数（shù）控系统（tǒng），数控系统的水平（píng）高低决定了数控机床能干（gàn）多复杂、多精（jīng）密的活（huó）儿，也决定了这台机床（chuáng）和他的操作者的身价。
（二）数控系统能干嘛？处（chù）理信息并控制（zhì）动力
数控系统（Numerical Controller System）是数控机床的大脑。
对于一（yī）般数控机床而言，往往包含人机控制界面、数控系统、伺服（fú）驱动装（zhuāng）置（zhì）、机床、检测装置等（děng）等，操作人员在一些计算机（jī）辅助制造软（ruǎn）件的帮助下（xià），将加工过程所（suǒ）需（xū）的各种操作（如主轴变速等步骤以及工件的形状（zhuàng）尺寸）用零件程序代码表示，并通过人及控制界面输入到数控机床（chuáng），之后由数控系统对这些信息（xī）进行（háng）处理和运（yùn）算，并按零件程序的要求控制伺服电机，实现刀具与工件（jiàn）的相对运动，以（yǐ）完成零件的加工。
数控系统完（wán）成诸多（duō）信息（xī）的存（cún）储和处理的工作，并将信息的处理结果以（yǐ）控（kòng）制信号的形式传给后续（xù）的（de）伺服（fú）电机，这（zhè）些控制信号的工作效果依赖于两大核心技术：一个（gè）是曲线曲（qǔ）面的插补运算，一个是机床（chuáng）多轴的运动控制。
（三）零件形状太“自由”？靠插补运算搞定
如果运动轨迹可以用解析式表达，则整个运动就可以（yǐ）分解为几个坐标的独立运动（dòng）的合成运动，就可以直接（jiē）控制电机生成了。
但是制造过程中很多零件的形状可（kě）以说（shuō）是十分“自由”的，既不（bú）圆、也不（bú）方，甚至都（dōu）不知道是什（shí）么形状，例如汽车、轮船、飞机、模（mó）具、艺术品等产品常遇到（dào）不能用解析式描述的曲线曲面，这类曲线曲面称为自由曲线（Free Form Curves）或（huò）自由曲面。
要切出来这些“自由”的形状，刀具和工件之间的相对运（yùn）动也相应的十分复杂。具体到操作中，就是要控制工件台（tái）、刀具都按照设计好（hǎo）的位置-时间曲线进行运动，控制这二者在规（guī）定的（de）时间以指（zhǐ）定的姿态到达指定的位置。
机（jī）床可以在（zài）工件和刀具之间很好地完成直线段、圆弧或其（qí）他的有解析式（shì）的样（yàng）条曲线的相对运动，而这种复杂的“自由”运动又该（gāi）怎么完成呢？答案（àn）是依靠插补运（yùn）算。
所谓插补，就是按照一定方法（fǎ）确定数控机床上刀具的运动轨迹的过程。根据给定的速度和轨（guǐ）迹，在轨迹的已知点之间，增加（jiā）一些新的中间（jiān）点，并（bìng）控制工件台和刀具通（tōng）过这些中间点，进而就能完成整个运动。
而这些中间点之间，则通（tōng）过线段、圆弧或者样条曲线等来连接。相当（dāng）于（yú）用数段微小的线段和圆弧去逼近要求的曲线和曲面，这就（jiù）是插补的本质。
流行的插补算法包括（kuò）逐点比（bǐ）较法、数字增量法等，而利用Nurbs样条曲线进行插补（bǔ）因为其效率高、精度好（hǎo）而得到了高端数控机床的青睐。
（四）刀的（de）姿态不对无法加工？五坐（zuò）标联动分分钟搞定
加工复（fù）杂（zá）曲面（miàn）不光（guāng）要理论上可以加工，还需要考虑刀具和被加工的表面之间的相对（duì）位置关系。
一方面如果刀具的姿态不合适会导致加工的表（biǎo）面质量低（dī）下；另（lìng）一（yī）方面刀具还会和（hé）加工好的（de）零件结构互相干涉，不调整刀具的相对姿态根本没有办法加工。这就需要赋（fù）予数控（kòng）机床更多（duō）的运动自由度，使之更为灵巧。
由于我们所处的三维空（kōng）间的相对运动只包含六个自由度（3个（gè）平动自由度以及3个转动自由度），五坐标联动就是（shì）使数控机床在具有空间上x、y、z三个方向的平动自由度（dù）外，又增加了两个方向的转动的自由度，再加上刀具本（běn）身（shēn）的用于切削的转动自由度，这样刀具和工件之间的相对运动就有（yǒu）了全部的六个自由度，使（shǐ）得刀具（jù）和工件之间可以呈现任意的相对位置和相对（duì）姿态。
（五）国产数控系统：逐渐迈（mài）向高端市场
中国是当今世界机床制造大国，数控系统在性能、功能和成（chéng）套化应用（yòng）方面（miàn）均取得了长足进步。
其中（zhōng），低档数控系统几（jǐ）乎完全取代了进口，中档数控系统在系列化、商品化和产业化方面成效显著。高档数控系（xì）统已突破实现了五轴（zhóu）联动功能，并在六轴（zhóu）数（shù）控砂带磨床、五轴叶片铣床和车铣复合机床等设备上（shàng）得到了示范应用。
此外，中国企业（yè）针对零件（如手机壳）的大批量、表面光洁度高等特点，各自开发了（le）多款专用系统和小型高速加工中心，大大（dà）降低了生产成本，该市场现（xiàn）已（yǐ）基本（běn）被国产系统和主（zhǔ）机占领。
不过，还是应该看到（dào），国际上的数控系统已经有很多成熟的（de）高端产品，与世界机床强国（guó）相比，中国的机床产品在全球机床市场的竞争力差距依然很大
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