数控机床及由数控机床组成的制造系统以其卓越的柔性自动化的性能、高效而可靠的生产效率、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能，充分显示出它是改造传统产业、构建先进的数字化企业的重要基础制造装备。因此，数控技术已成为先进制造技术中的一项核心技术，随着用户需求的多样化和市场竞争激剧化，促进数控技术的加速发展。
本世纪数控机床发展的总趋势
——高精度。从1950年到2000年的50年，机床的加工精度提高了两个数量级，即平均8年精度提高约1倍。其中经济机械加工精度将从现在的等级（0.01mm）提升到微米级（0.001mm）；超精密工作母机的微细切削和磨削加工精度可稳定达0.05μｍ左右，形状精度可达０．０１μｍ左右；采用光、电、化学等能源的特种加工可达到纳米级（０．００１μｍ）的加工精度；成形技术和设备也将从制造接近零件形状的工件毛坯向直接制成工件，即精密成形或称净成形方向发展。２１世纪，塑性成形与磨削相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。
——高效率。特别是汽车制造业和电子通讯设备制造业的发展，对生产效率提出了更高的要求。由于当今对机器设备的需求个性化和多样化的趋势越来越明显，因此要求在多品种、变批量的环境下保持高效生产，这就要求高效与柔性的统一。提高效率的一条重要对策是提高工作母机的运转速度，即实现高速化。金切机床的高速主轴转速已达１０万转／分，进给快速运动速度已达８０米／分、精度０．５微米。
——数字化和智能化。信息技术的发展及其与传统工作母机的相融合，使工作母机正朝着数字化和智能化的方向发展。数字化工作母机、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，将大大提高成形和加工精度、提高制造效率。
——复合化和集成化。机床的复合化是提高效率、减少加工周期的一个重要发展方向。随着制造过程自动化程度的提高，要求机床不仅能完成通常的加工功能，而且还具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能，形成包括工业机器人、物流系统组成的数字化、智能化制造系统。
数控机床技术发展的八个方面
1、持续地提高机床加工精度
数控机床的结构优化、制造与装配精化、误差补偿技术的发展和加工工艺的改善，使机床加工精度不断地提升。从１９５０年至２０００年的５０年内，普通精度加工由０．３ｍｍ提升至０．００３ｍｍ，精密加工由３μｍ提升至０．０３μｍ，超精密加工则由０．３μｍ提升至０．００３μｍ。也即加工精度平均每８年提高１倍。
2、全面高速化实现高效制造
与精度的持续提升一样，切削速度也在不断地提高，例如实际生产中车、铣４５号钢由１９５０年的８０～１００ｍ／ｍｉｎ，至２０００年达５００～６００ｍ／ｍｉｎ，５０年内切削速度提高了５倍，另一个特点是高速化加工已从单一的高速切削发展至全面高速化，不仅缩短切削时间，也降低辅助时间和技术准备时间，即除了提高主轴转速和进给速度外，还提高快速移动速度与加（减）速度，缩短主轴起动、制动时间，减少刀具自动交换时间与工件托盘自动交换时间等，来减少辅助时间并通过生产信息集成管理和规划以及ＣＡＭ技术等来进一步缩短技术准备时间。
对现有数控机床使用情况统计得出：其机床利用率（有效切削时间与全部工时之比）仅为２５－３５％，其余的７５－６５％均消耗在机床调整、程序运行检查、空行程、起制动空运转、工件上下料和装夹等辅助时间以及待工时间（由于技术准备和调度不及时引起的非工作时间）与故障停机时间上。因此需通过提高各轴快速移动和加（减）速度、主轴变速的角加（减）速度、刀具（工件）自动交换速度，改善数控系统的操作方便性和监控功能以及加强信息管理才有可能全面压缩辅助时间和减少待工时间，使数控机床的切削时间利用率达到６０～８０％。
在推进加工过程全面高速化发展中，电主轴技术、直接驱动技术、高速高精数字化伺服控制技术发挥了重要的作用。
3、复合加工机床促进新一代高效机床的形成
多功能复合加工机床简称复合机床（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌｓ），或称多功能加工（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）或完全加工（Ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ或Ｅｎｄ ｔｏ Ｅｎｄ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）机床。
复合机床的含义是在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的全部加工。复合机床根据其结构特点，可以分为如下两类：
①功能复合型。为跨加工类别的复合机床包括不同加工方法和工艺的复合，如车铣中心、铣车中心、激光铣削加工机床、冲压与激光切割复合、金属烧结与镜面切削复合等。
②工序复合型。应用切具（铣头）自动交换装置、主轴立卧式转换头、双摆铣头、多主轴头和多回转刀架等配置增加工件在一次安装下的加工工序数，如多面多轴联动加工的复合机床和主副双主轴车削中心等。
增加数控机床的复合加工功能将进一步提高其工序集中度，不仅可减少多工序加工零件的上下料时间，而且更主要的可避免零件在不同机床上进行工序转换而增加的工序间输送和等待的时间，尤其在未组成有效的生产线的条件下，这种工序间的等待时间将远远地超过零件在机床上的工作时间，从而延长了零件的生产周期。
复合数控机床则具有良好的工艺适应性，避免了在制品的储存和传输等环节，有力地支持了准时制造（ＪＩＴ），因此对它的研发已被给予了极大的关注。尽管就功能来讲各种复合数控机床的界限会渐渐淡化，但各机床厂仍保留了各自的特点和侧重点，使复合数控机床呈现出多样性的创新结构。
4、工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现
通过对机床布局和结构的创新，使对不同类型的零件有最佳的加工适用性。因为随着机械产品的性能优化和轻量化，其零件和构件的形状、尺寸和精度呈现多样性，很难用少数几种标准的、通用的机床结构来最佳地满足多方面的工艺要求。
这种“个性化”结构趋向虽有为了产品竞争的需要，但更主要的是体现了如何能更好地适应用户的需求。尤其对一些批量生产的零件，更希望有最佳工艺应用性的专门化数控机床。如飞机大型构件垂直放置的五轴联动铣床、双主轴头加工中心等。
要解决品种多样化与经济性的矛盾，这就要对机床的模块化设计提出了更高的要求，近年来对并联机构机床和混联机构机床的研究以及对可重构机床（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌｓ，简称ＲＭＴ）技术的探索，反映了对制造装备能更方便地实现个性化、多样化发展的一个追求。
5、智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术
信息技术的发展及其与传统机床的融合，使机床朝着数字化、集成化和智能化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成等功能，将大大提升成形加工精度、提高制造效率。
6、发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统
柔性制造系统（ＦＭＳ）和柔性制造单元（ＦＭＣ）作为一种高生产率的多品种自动化生产系统，于上世纪７０年代初开始研制，于８０年代得到很大的发展。到９０年代初由于大批量生产的制造业如汽车工业产品更新加快，出现了多品种生产的需求，要求自动线柔性化，发展了用数控机床构建的柔性生产线（ＦＭＬ），由此也推动了结构简约的高速化数控机床的发展。
回顾近１０年来制造系统的发展历程，基本上遵循以下两个方向：
①增强制造系统的智能化和自治管理功能，以提高ＦＭＣ／ＦＭＳ的快速响应能力。
②发展兼顾柔性、高效、低成本和高质量且便于重构的新型制造系统以适应不确定性的市场环境。
这类制造系统统称为快速重组制造系统（ＲＲＭＳ）或可重构制造系统（ＲＭＳ）。其原理为通过对制造系统中的设备配置的调整或更换设备上的功能模块来迅速构成适应新产品生产的制造系统。这就要求设备和系统不仅软件具有开放性，而且硬件也要有开放性成为功能可重构的机床，即如前面提到的可重构机床（ＲＭＴ）。
上述两方面的发展都将使作为生产底层的制造系统的自治性和敏捷性提高，不仅能提升加工系统的自动化水平，形成与工业机器人、物流系统等组成的数字化、智能化制造系统，而且也为实施网络化制造提供良好的基础。
7、向大型化和微小化两极发展
能源装备的大型化及航空航天事业的发展，要求提供３００吨以上的巨型、高精度、高质量的锻件，需要建造６－８万吨的模锻压机及重型加工中心。
微米纳米技术是２１世纪的战略高技术，微系统技术是微米纳米技术的一部分，是集微型机构、微型传感器、微型执行器及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源于一体的微型器件系统，正在形成一个产业。需发展能适应微小型尺寸结构和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备。
8、配套装置和功能部件的品种日臻完善
除了数控系统和伺服驱动装置有专业化生产厂外，举凡关键的通用性功能部件如电主轴、刀具自动交换系统、滚动导轨副、滚珠丝杠驱动副、双摆主轴头、双摆回转台和自动转位刀塔等在国外均有一些著名的专业化生产厂，这对保证产品质量，增长整机的可靠性和降低成本起着重要的作用。
新型的数控系统具有适应数字化制造的信息管理功能以及适应高速化加工的功能。它不仅有高的数据处理速度，还具有位置环前馈控制、进给速度前瞻控制和加速度平稳控制以及伺服单元的高响应矢量（ＨＲＶ）控制、抑制颤振等先进控制技术。数控系统的可靠性仍在增长，如ＦＡＮＵＣ公司的数控系统在９０年代达到月故障率０．００８，相当平均无故障时间１２５个月（约４００００小时以上），对保证整机可靠性起着重要的作用。
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