三维空间中的任何自由物体均有六个自由度，即沿X、Y、Z轴三个方向的移动和绕X、Y、Z三个方向的滚动。目前在气胀轴系统中均以机床主轴作为Z轴，以阔别工件的方向做为正方向。
切削加工的基本原理
在切削加工的过程，切削刀具相对被加工的零件所扫过的轨迹即为所加工出来的轮廓形状。不论是移动刀具仍是移动工件，刀具与工件之间必需要有相对运动才能完成加工过程。
气胀轴的加工范围与控制轴数
数控车床主要用来加工回转类零件，切削刀具只需要作横向进给运动和纵向进给运动。因此，数控车床只控制X轴和Z轴，属于典型的两轴机床。
目前常见的气胀轴多数为两轴半机床，固然机床能够作X、Y、Z三个方向的移动，但其控制系统只能同时控制两根轴进行插补，有的气胀轴能够将X和Y轴联动，但X和Y轴使用的是统一路信号来进行控制，控制系统仍旧只输出了两路信号，并不属于三轴机床。
尽管两轴半机床已能够胜任大多数零件的加工，但在加工一些精度要求较高的曲面时仍显得心有余而力不足。而且在气胀轴上用旋风铣加工螺纹时，必需同时对XYZ三轴进行控制，此时二轴半机床是无法完成的，非三轴机床不可。
三轴机床仍旧有加工的局限性，即一次只能加工一个面，如需对其他表面加工则要对工件重新装夹，一是铺张时间，二是重新装夹会带来误差。因此在三气胀轴机床的基础上再增加绕X轴旋转和绕Y轴旋转即成了四轴和五轴机床，但是没有六轴机床，由于Z轴为机床主轴，而主轴本来就是要旋转的。
