為了便于數控系統和機床的設計、使用、維修和編程，數控機床的坐標軸及運動方向，應有統一的規定。
一、直線進給和圓周進給運動坐標系
    一個直線運動或一個圓周運動定義了一個坐標軸。在ISO和EIA標準中都規定直線進給運動用右手直角笛卡兒坐標系X、Y、Z表示，稱基本坐標系。X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手定則決定。繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示，用右手螺旋定則決定其正方向。
    數控機床，有的是刀具運動，有的是工件運動。為了便于在不知道刀具與工件之間如何作相對運動的情況下，確定機床的進給操作，特規定：X、Y、Z的正方向總是假定工件不動，刀具相對工件運動。那么，刀具不動，工件相對刀具運動，則用X/、Y/、Z/表示。 
    除基本直角坐標系外，還可定義兩組附加直角坐標系，U、V、W和P、Q、R。
（一）Z坐標 
    平行于主軸軸線的坐標；沒主軸，則垂直于工件裝夾表面的方向。Z軸的正方向是使刀具離開工件的方向。
（二）X坐標 
    刀具旋轉： 
    Z軸水平：則從刀具向工件看，X軸的正方向指向右邊。 
    Z軸垂直：則從主軸向立柱看，對單立柱機床，X軸的正方向指向右邊。對雙立柱機床，當從主軸向左立柱看，X軸的正方向指向右邊。 
    工件旋轉：X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件回轉中心的方向是X軸的正方向。
（三）Y坐標軸 
    在X、Z軸的正方向確定后，按右手笛卡兒坐標系，用右手螺旋法則來確定Y坐標的正方向。
二、機床坐標系與工件坐標系
（一）機床坐標系（machine coordinates）與機床原點（machine zero） 
    機床坐標系是機床上固有的坐標系，并設有固定的坐標原點。 
    機床上有固有的基準線：主軸中心線； 
    固有的基準面：工作臺面、主軸端面、T型槽側面。 
    當機床手動返回各坐標軸原點（零點）后，用各坐標軸部件上的基準線和基準面之間的給定距離來決定機床原點的位置（機床使用說明書中有說明）。
（二）工件坐標系（part coordinates） 
    工件坐標系是編程人員在編程時使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點為原點（工件原點）所建立的坐標系，編程尺寸都按工件坐標系中的尺寸確定。 
    當工件隨夾具在機床上安裝后，測量工件原點與機床原點間的距離，這個距離稱為工件原點偏置，即機床原點在工件坐標系中的絕對坐標值。這個偏置值可預寸到數控系統，加工時，工件原點偏置值能自動加到機床坐標系上，使數控系統可按機床坐標系確定加工時的坐標值。 
    通過測量某些基準面、線之間的距離來確定原點偏置值。
三、絕對坐標與相對坐標 
    運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系，稱為相對坐標系（增量坐標系）。 
    所有坐標點的坐標值都是從某一固定坐標原點計量的坐標系，稱為絕對坐標系。