CNC 系統(tǒng)的主要任務是對刀具和工件之間的相對運動進行控制。
1．正常工作前的準備工作
在接通電源后，CNC 裝置將對數(shù)控系統(tǒng)各組成部分的工作狀態(tài)進行檢查和診斷，并設置初態(tài)。
對第一次使用的數(shù)控裝置，還需要進行機床參數(shù)設置。如指定系統(tǒng)控制的坐標軸；指定坐標計量單位和分辨率；指定系統(tǒng)中配置可編程控制器的狀態(tài)；指定系統(tǒng)中檢測器件的配置；工作臺各軸行程正負向極限的設置等。通過機床參數(shù)的設置，使 CNC 裝置適應具體數(shù)控機床的硬件構(gòu)成環(huán)境。
2．零件加工控制信息的輸入
CNC 系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始進行零件加工程序的輸入。
根據(jù)管理形式不同，編程工作可以在專門的編程場所進行，也可在機床前進行。對前一種情況，可采用手工編程或者自動編程，產(chǎn)生的零件加工程序可采用信息載體（如紙帶、磁盤），再通過輸入裝置輸入到 CNC 裝置或者采用通信方式直接傳到 CNC 裝置。對后一種情況，操作員直接用 CNC 裝置本身的編輯器進行零件加工程序的編寫和修改。
值得注意的是：加工前還要輸入實際使用刀具的刀具參數(shù)、工件坐標系原點相對機床坐標系原點的坐標值。

3．數(shù)控加工程序的譯碼和預處理
加工控制信息輸入后，啟動加工運行。此時 CNC 裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對其進行預處理，即進行譯碼和預計算（如刀補計算、坐標變換等）。
進行譯碼時，將其區(qū)分成幾何的、工藝的數(shù)據(jù)和開關功能。幾何數(shù)據(jù)是刀具相對工件的運動路徑數(shù)據(jù)，如有關 G 功能和坐標字等，利用這些數(shù)據(jù)可加工出要求的工件幾何形狀。工藝數(shù)據(jù)是主軸轉(zhuǎn)速（S 功能）和進給速度（F 功能）等功能參考。開關功能是對機床電器的開關命令（輔助 M 功能和刀具選擇 T 功能），例如主軸啟／停、刀具選擇和交換、冷卻液的啟／停等。
當編程時，一般不考慮刀具的實際幾何數(shù)據(jù)，CNC 裝置根據(jù)工件的幾何數(shù)據(jù)和在加工前輸入的實際刀具參數(shù)，進行刀具長度補償和刀具半徑補償計算，簡稱刀補計算。為方便編程，CNC 系統(tǒng)中存在著多種坐標系，故 CNC 裝置還要進行相應的坐標變換計算。
4．插補計算
一個程序段的加工控制信息預處理完畢后，才能運行該數(shù)控加工程序進行插補處理。根據(jù)該程序段已知的幾何數(shù)據(jù)、相應工藝數(shù)據(jù)中的速度信息，計算出該曲線段起、終點之間的一系列中間點，分別向各個坐標軸發(fā)大小和速度都確定的、協(xié)調(diào)的運動序列命令。一般按照插補結(jié)果，插補算法被分為脈沖增量插補法和數(shù)字增量插補法。前者的插補結(jié)果是分配給各個軸的進給脈沖序列，后者的插補結(jié)果是分配給各個軸的插補數(shù)據(jù)序列。
5．位置控制
各個軸的伺服系統(tǒng)將插補結(jié)果作為各個軸位置調(diào)節(jié)器的指令值，機床上位置檢測元件測得的位移作為實際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進行比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應的位置和速度控制信號，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動機床各軸運動。通過各個軸運動的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓和尺寸。
CNC 裝置發(fā)出的開關命令送給 PLC，在系統(tǒng)程序的控制下，在各加工程序段插補處理開始前或完成后，開關命令和由機床反饋的回答信號一起被處理和轉(zhuǎn)換為機床開關設備的控制命令，實現(xiàn)程序段所規(guī)定的 T 功能、M 功能和 S 功能。
CNC 系統(tǒng)在進行一個程序段的插補計算和位置控制的同時，又對下一程序段作譯碼和預處理，為逐段運行數(shù)控加工程序作準備。一個程序段加工完后，再進行下一程序段的插補計算和位置控制……直至整個零件加工程序執(zhí)行完畢。操作人員取出加工好的工件．再裝上一個工件毛坯，啟動機床繼續(xù)加工。
另外，在機床的自動運行過程中，CNC 系統(tǒng)要隨時監(jiān)視數(shù)控機床的工作狀態(tài)，通過顯示系統(tǒng)及時向操作者提供系統(tǒng)工作狀態(tài)和故障情況。數(shù)控系統(tǒng)還要對機床操作面板進行監(jiān)控，及時處理有關信號。