Proponował bym przyjrzeć się scalonym interpolatorom. Na przykład:

https://www.ichaus.de/keyword/Interpolators

Jeśli chcesz to sprzęgnąć z tym Arduino (choć nie wiem jakie miało by mieć zadanie w sterowaniu tokarki CNC), to możesz wykorzystać I²C czy port szeregowy (nie stosuję Arduino ale mniemam że takowe interfejsy są w nim dostępne). Zastosowanie scalonego interpolatora w najprostszym przypadku pozwoli na konwersję do standardu sygnału kwadraturowego (czyli takiego jak przykładowo znajduje zastosowanie w enkoderach inkrementalnych) który jest możliwy do wykorzystania praktycznie z każdym sterowaniem CNC.