随着数控技术的发展，数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域广泛使用，而且进入了汽车、机床等制造行业。目前，在制造行业中，单件、小批量的生产所占有的比例越来越大，机电产品的精度和质量也在不断地提高，普通机床越来越难以满足精密零件加工的需要。同时，由于生产水平的提高，数控机床的价格在不断下降。因此，数控机床在制造行业中的使用已很普遍。

1.1.1　数字控制及数控机床的概念

数字控制（NumericalControl,NC）技术是指用数字化信号对机床的运行过程及加工过程实行控制的自动化控制技术。控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅可以被测量，而且可以经A/D或D/A转换器转换，用数字信号来表示。数控加工技术是20世纪40年代后期发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。

数字控制机床是具有数字程序控制系统的机床，简称数控机床。机床数字控制技术是把零件的加工尺寸和各种要求用代码化的数字表示后输入数控装置或控制计算机中，经过处理与计算后发出各种控制信号，使机床的运动及加工过程在程序控制下有步骤地进行，并将零件自动加工出来的技术。

1.1.2　数控机床的产生

1948年美国帕森斯公司受美国空军委托，为了精确地制造直升机的机翼、桨叶和飞机框架，提出了用计算机控制机床来加工形状复杂零件的设想。1949年该公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作，开始了三坐标铣床的数控化研究工作，于1952年研制成功世界上第一台数控机床——三坐标立式数控铣床。经过3年的试用和改进，于1955年进入实用化阶段。此后，德国、英国、日本和苏联等国也开始了数控机床的研制开发工作。1959年，美国克耐·杜列克公司开发出了具有刀具库、刀具交换装置、回转工作台的数控机床，可以在一次装夹中对工件的多个侧面进行钻孔、铰孔、攻螺纹、镗削、铣削等多种加工，不仅提高了生产效率，而且使加工精度大大提高。这类带有刀具库和自动换刀装置的数控机床称为加工中心（ComputerizedNumericalControlMachine, CNC），它已成为当今数控机床发展的主流。由于当时控制计算机价格昂贵，1967年英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是最初的柔性制造系统（FlexibleManufacturing System, FMS）。随着计算机技术的发展，小型计算机价格急剧下降，开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统，数字控制的许多功能由软件程序实现，出现了由计算机作控制单元的数控系统（ComputerNumericalControl, CNC）。

1974年，美国、日本等研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。由于中、大规模集成电路的集成度和可靠性高、价格低廉，因此微处理器数控系统的数控机床得到了飞速发展和广泛应用。这就是微机数控系统（MicrocomputerNumbericalControlSys-tem, MNCS）。

20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元（Flexible ManufacturingCell, FMC）。柔性制造单元FMC和柔性制造系统FMS被认为是实现计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem, CIMS）的必经阶段和基础。

1.1.3　我国数控技术发展现状及趋势

我国1958年开始研制数控机床，由清华大学研制出了最早的样机。1966年我国诞生了第一台用于直线和圆弧插补的晶体管数控系统。1970年集成电路数控系统制造成功，但是由于历史原因，数控机床发展很慢，品种和数量都很少，稳定性和可靠性也比较差，只在一些复杂的、特殊的零件加工中使用。

从20世纪70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨等加工领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平差，数控系统的可靠性、稳定性问题未得到解决，而不能广泛推广。直到20世纪80年代，我国先后从日本、美国等国家引进了一些先进的数控系统和直流伺服电动机、直流主轴电动机技术，并进行了商品化生产。这些系统可靠性高、稳定性好、功能齐全，推动了我国数控机床的发展，使我国数控机床在质量、性能及水平上有了一个飞跃。到1985年，我国数控机床的品种累计达80多种，进入了实用阶段。

1986～1990年是我国数控机床大发展的时期。在这个期间，我国实施了重点科技攻关项目“柔性制造系统技术及设备开发研究”以及重点科技开发项目“数控机床引进技术消化吸收”，推动了数控机床技术的迅速发展。目前，我国数控系统主要生产企业有20家。2006年我国数控系统的市场销量约为11万套，其中国产数控机床销售达到7万多台。同时通过自主研发，我国在数控系统的开发和生产上取得了明显进展。如华中数控、航天数控、蓝天数控等企业先后开展了开放式数控系统体系结构和软硬件平台的研究，并在研制的开放式平台上派生了多种数控系统，打破了工业发达国家对我国的技术封锁和价格垄断。(www.daowen.com)

从研制出第一台数控机床到现在的几十年中，数控技术迅猛发展。当前，数控技术的发展呈现以下趋势。

1.高速高效、高精度、高可靠性

（1）高速高效：机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可以大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且可以提高零件的表面加工质量和精度。

（2）高精度：从精密加工发展到超精密加工是机械加工的发展方向之一。超精密加工一般是指精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级的机械加工。

（3）高可靠性：指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性一个数量级以上，但不是可靠性越高越好，此指标要受性能价格比的约束。

2.模块化、专门化与个性化、智能化、柔性化和集成化

（1）模块化、专门化与个性化：机床结构模块化、数控功能专门化，使机床的性能价格比显著提高并加快优化。个性化也是近几年来特别明显的发展趋势。

（2）智能化：包含在数控系统的各个方面。例如：追求加工效率和加工质量方面的智能化；提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；诊断、监控方面的智能化，方便系统的诊断及维修等。

（3）柔性化和集成化：柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，也是先进制造领域的基础技术。

3.开放性 为适应数控进线、联网、普及型、个性化、多品种、小批量、柔性化及数控技术迅速发展的要求，NC控制器正在向更公开、透明的方向发展，以便满足机床制造商和用户的要求。

4.对新数控加工工艺与装备提出了更高要求为适应制造自动化的发展，数控系统不仅要实现通常的加工功能，而且要具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能。