在工科领域，人们常认为三维空间中的物体有六个自由度，但这并不意味着机床必须拥有六个轴才能实现任意角度加工。实际上，五轴数控机床的兴起为复杂形状部件的高速、高精度加工提供了可能。

传统三轴机床在处理具有多孔或复杂表面部件时，需通过特殊夹具和重复操作来调整工具与材料的接触方式。而五轴联动数控机床则允许单次装夹内完成高效、精准的加工。

关键在于如何描述刀具（或测头）的位置和姿态。三轴数控机床虽然可以改变刀具位置，但其姿态固定。在五轴系统中，由于额外两个旋转轴，刀具位置和姿态都能变化。这里引入“刀軸矢量”概念，它是一个三维单位向量，用以表示刀具方向对直线坐标系X、Y、Z三个方向投影值。

这两个旋转角度就能确定球面上的一个点，并通过它们得到一个唯一对应的刀軸矢量。这与地球经纬度类似，其中经纬度两者独立描述球面上的点位置，每个点对应一个特定的矢量。

因此，只需要在三轴基础上增加两个旋转轴并利用数控系统控制这些运动，就能实现任意方向接近工作件，从而进行复杂曲面的加工，这就是为什么我们称这种配置为五轴联动数控机床。