三維空間中的任何自由物體均有六個自由度，即沿X、Y、Z軸三個方向的移動和繞X、Y、Z三個方向的滾動。目前在氣脹軸係統中均以機床主軸作為Z軸，以闊別工件的方向做為正方向。
切削加工的基本原理
在切削加工的過程，切削刀具相對被加工的零件所掃過的軌跡即為所加工出來的輪廓形狀。不論是移動刀具仍是移動工件，刀具與工件之間必需要有相對運動才能完成加工過程。
氣脹軸的加工範圍與控製軸數
數控車床主要用來加工回轉類零件，切削刀具隻需要作橫向進給運動和縱向進給運動。因此，數控車床隻控製X軸和Z軸，屬於典型的兩軸機床。
目前常見的氣脹軸多數為兩軸半機床，固然機床能夠作X、Y、Z三個方向的移動，但其控製係統隻能同時控製兩根軸進行插補，有的氣脹軸能夠將X和Y軸聯動，但X和Y軸使用的是統一路信號來進行控製，控製係統仍舊隻輸出了兩路信號，並不屬於三軸機床。
盡管兩軸半機床已能夠勝任大多數零件的加工，但在加工一些精度要求較高的曲麵時仍顯得心有餘而力不足。而且在氣脹軸上用旋風銑加工螺紋時，必需同時對XYZ三軸進行控製，此時二軸半機床是無法完成的，非三軸機床不可。
三軸機床仍舊有加工的局限性，即一次隻能加工一個麵，如需對其他表麵加工則要對工件重新裝夾，一是鋪張時間，二是重新裝夾會帶來誤差。因此在三氣脹軸機床的基礎上再增加繞X軸旋轉和繞Y軸旋轉即成了四軸和五軸機床，但是沒有六軸機床，由於Z軸為機床主軸，而主軸本來就是要旋轉的。
