1．高速主轴控制
高速加工的主轴主要采用矢量控制的脉冲宽度控制交流变频系统（PWM）。矢量控制包括坐标变换、矢量运算及参数检测。高速运算是交流电机瞬时值控制的必要条件，应用专用CPU的32位数据信号处理器来提高运算速度，通常执行一条指令只需几纳秒，从而达到了扭矩的快速响应目的。高速化的另一因素是采用固体驱动电路、全数字化的H/W电流控制系统和电机转速的自适应识别系统把电压、电流测试信号经过采样数据的处理，求出可信度极高的电动机动态参数值。这种矢量控制的PWM变频器的性能及规格要求为：
（1）采用矢量控制，在1Hz时要有150％以上的高启动扭矩；
（2）采用IGBT智能功率模块，载波频率要高(大于15kHz)；
（3）采用32位数据信号处理器及MPU芯片，由双CPU实现全信号数字处理的复杂矢量运算和PWM控制；
（4）有故障自诊断监控及显示功能；
（5）有参数自检测和离线自设定功能；
（6）有基于神经网络的自适应转速识别能力；
（7）有恒扭矩和恒功率两种速度控制方式。
2．高速伺服控制系统
对高速伺服系统的要求就是高性能、高精度和高灵敏度。对于高速伺服控制系统，通常采用全数字交流伺服驱动系统，用专用的CPU进行电流环、速度环和位置环的全闭环控制。通过采用前馈控制与伺服跟踪预测进行前向补偿，以减少跟踪误差，加快响应速度，增加非线性补偿控制功能，补偿驱动机械静摩擦和粘性阻力产生的误差。采用鲁棒控制理论进行自校正控制，以克服扭矩惯性及负载变化引起的误差。为保证高速运动中的高定位精度，应用磁式高分辨率绝对位置编码器进行速度和位置检测。为了达到高速加工中响应速度快、抗干扰能力强及高定位精度的目的，目前多采用变结构的伺服控制方式，它能在系统的瞬态变化过程中改变系统结构，该变化是由系统当时的状态所决定的。
FANUC16i是适合于高速加工的典型数控系统，可实现6轴联动。它具有如下一些功能：
（1）实现了纳米插补，即把送到数字伺服系统的位置信号以纳米作为单位，使得进入数字伺服系统的波动最小化，以达到机床平稳移动的目的；
（2）控制伺服电动机最佳的加减速转矩；
（3）能够缩短段处理时间；
（4）能够进行前瞻控制；
（5）由于具有多轴联动的功能，因此能够对复杂型面进行高速加工；
（6）主轴能进行矢量控制；
（7）加工过程中对尖锐的曲线或拐角处进行冲击控制，自动降低加工速度以实现平稳运动，减小机械冲击，从而获得较高的表面质量；
（8）具有复杂曲线、曲面的插补功能。
3．精简指令集计算机系统结构的CNC系统
为在超高速加工复杂工件时获得高精度，许多CNC系统都采用了精简指令集系统（RISC）。它可把计算系统参数产生的预期误差根据实际需要进行修正，从而使实际轨迹精确地跟踪编程轨迹，消除跟踪误差。RISC还具有控制加减速和优化执行程序等功能，这种系统(如FANUC16和西门子840)均已采用了32位CPU，有些已采用了64位CPU并带有小型数据库，还具有CAM功能和MAP3.0的通信能力，并采用了C语言编程，具有工具的监控功能。
目前较先进的CNC系统均有下述功能：
（1）故障诊断的人工智能(AI)功能。在系统中存储了引起机械故障原因的信息及如何消除故障的知识库，具有推理系统，可从知识库中找出产生机械故障的原因。
（2）随着CNC内存的扩大而装有小型工艺数据库，可进行一些刀具、材料和切削用量工艺参数等的选择控制。
（3）有很强的图形功能。可显示加工零件图形、走刀轨迹与加工过程的动态模拟过程，具有形象、直观、高效的优点，便于提高效率，减少高速加工过程中各种误差的出现。
（4）为实现加工高速化必须尽可能提供较强的插补功能。在直线和圆弧插补的基础上应有样条、渐开线、极坐标、圆柱、指数函数和三角函数等特殊曲线插补。
（5）为缩短非加工时间，CNC系统开发了提高基本指令执行时间的专用高速可编程控制器。
（6）配置了自动测量机功能，以进行加工零件的自动检测，采用刀具长度测量功能并配有五轴刀具补偿功能以进行刀具校正。
（7）有重新自动运转功能。在NC加工中一旦刀具破损，必须有刀具的退出、返回、重新开始加工功能。
（8）有双边同步技术。在龙门移动型高速铣床中，当龙门行程大于2m时必须采用双边同步随动系统。在功率大于20kW的重型机床中，应采用主从式交叉反馈原理的双边同步随动系统，最大双边间跟随误差不大于0.01mm。
（9）有新一代控制器(NextGenerationController，NGC)。它是一个实时加工的工作站控制器，具有知识库、过程输入／输出、运动控制、实时控制、工作站控制和通信功能。在该控制器中可将刀具参数优化，即在选择合理刀具材料和刀具结构的情况下自动确定刀具的切削速度和切削深度，这对提高加工效率十分有利。
4．由可编程控制器实现的其他控制功能
（1）在机床热变形过程中实行多变量控制算法，在多输入多输出系统中对多个变量实现辅助热源或冷源的快速控制，以实现机床的预热或预冷。
（2）通过PMC控制高压冷却液，使其起到冷却和排屑的双重作用，以解决切屑造成的阻塞，高温切屑造成机床的热变形和对人体的烧灼。
（3）为确保自动换刀系统的绝对安全，高速加工中心往往不用机械手换刀，而采用主轴头移动方式直接换刀(多主轴换刀、双主轴换刀与转塔方式换刀)，换刀时间最快仅为0.5s。
