随着国内各行业对于生产零件表面加工与生产效率要求的逐步提高，综合具有高速铣削与雕刻以及高生产效率优点的数控雕铣机在国内有了较大的发展，这种数控雕铣机集雕刻、铣削、切割、钻孔等功能为一体，可实现强力铣削与高速精密雕刻的转换，在一台机床上同时实现粗加工与精加工的集成，功能多样化，因此既可以同于不同形状的工件的小批量生产，也可以用于大批量的加工。由于数控系统具有插补与速度前瞻功能，所以能够同时保证加工精度与加工速度的平稳，被广泛应用于各种模具制作与各种金属以及非金属的三维加工，艺术浮雕与精密钻孔等^[1]。

数控雕铣机的数控系统是一种轨迹控制系统，其本质上是以多执行部件（主要是运动轴）的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统^[2]。作为一种高度自动化的机床，数控雕铣机的加工工艺与表面成形方法与一般铣床大致相同，其工作过程为：首先对本加工零件的几何与工艺信息进行数字化，将刀具与工件的相对运动轨迹用数控代码规定的语法与格式编制成加工程序即数控代码，然后数控系统按照代码的要求进行相应的计算处理并发出控制指令使得各坐标轴与主轴以及辅助动作共同协调运行，实现规范的刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工^[3][4]。

数控雕铣机的机械结构一定程度上可以看作使用了高速主轴电机与小刀具的大功率数控铣床，其主要由完成机械加工部分的雕铣机床主体、负责信号检测与根据数控系统发送的控制指令驱动雕铣机并对雕铣机状态进行检测然后反馈给数控系统处理的电控柜、负责处理解释数控代码，发出加工控制指令，指挥雕铣机完成加工动作的数控系统三部分组成^[5]。

数控雕铣机在国外已经发展得比较成熟，但是在国内还是在最近几年才得到了较大的发展，目前主要都还处在试制阶段，国内应用于雕铣机的控制系统主要还是国外的通用数控系统以及相关的控制器^[6][7]。随着数控技术的发展，数控雕铣机也开始逐渐追求更高的速度与更高的精度，并实现动态对机床加工相关工艺参数进行调整的智能化，多种加工工艺集成的柔性化，可加工形状越来越复杂的多轴联动以及环保化等。

数控雕铣机对数控系统的主要要求包括：快速的响应：伺服周期短，代码段处理时间短，PC体系结构：能够更高效地实现数据处理，更好的人机交互以及控制功能的集成，待加工轨迹监控：更好的安全性与效率，曲线插补功能：减少数控代码量，网络化：更好的实现通讯^[8][9]。

自1952年麻省理工学院研制出第一台实验性数控系统，数控系统经历了两个阶段与六代的发展：数控阶段：采用数字逻辑电路专门制造机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，随着元器件的变化可分为三代：电子管，晶体管，小规模集成电路。计算机数控阶段：小型计算机出现并大量生产，其被移植作为数控系统的核心。经历了三代：小型计算机，微处理器，基于PC^[10]。

随着信息技术的发展，传统的工业生产模式已经很难满足现代生产制造行业对于中小批量多种类零件生产加工的要求，市场发展的客观趋势迫切要求一个模块化，可重构，可扩充，多功能，柔性化程度高的开放式数控系统的产生。数控系统正由专用，封闭，开环控制模式向通用，开放，实时动态，全闭环控制模式发展。随着中小批量生产的趋势逐渐增强，用户对数控系统的需求呈现多元化，需要对不同的需求迅速高效地构建面向用户地控制系统，这就要求数控系统具有模块化和可重新配置地特点。而数控系统的开放性很大程度上可以得益于计算机软件的开放性。

传统数控系统的系统硬件是专用的，各厂家之间的硬件进行专门设计，无互换性，软件结构也是专用的，无可移植性与伸缩性。数控系统的开发属于数控系统厂商的独立商业行为，独立的设计模式导致不同厂商的数控系统形成了各自封闭的标准与规范，这使得数控加工系统行为单一，结构固定，不能满足产品快速转型和短期小批量加工的需求，系统升级和维护困难，而且这种封闭的体系结构使得数控系统无法应用最新的计算机软硬件技术，从而影响数控技术的发展与进步。由于传统数控系统各个模块相互耦合，使结构变更和功能扩展困难，同时数控系统结构的开发程度低，研发过程无法充分利用先进的电子信息技术，降低了数控系统的研发效率，基于小团队的数控系统研发不能充分调用有效资源^[11]。

开放式数控系统致力于解决变换频繁的需求与封闭控制系统之间的矛盾，从而建立一个统一的可重构的系统平台，增强系统的柔性，降低二次开发的难度。开发的目的就是使得NC控制器与当今的PC机类似，系统构建在一个统一的，开放的平台上，具有模块化组织结构，允许用户根据需求进行选配与集成，更改或拓展系统的功能以迅速使用不用的应用需求。

开放式数控系统要求能够在多平台上运行，可以和其他系统交互操作，并能够提供给用户统一风格的交互方式。具有以下特征：可互换性（软硬件），可伸缩性（功能，规模可灵活设置），可移植性，可扩展性，各种构成要素逻辑上独立。提供一个标准和规范确保不同厂商地符合规范的构成要素能够构成一个完整的数控系统。和其他系统与软件模块具有交互性。提供良好一致的人机界面^[12]。