在消費市場對產品品質精益化需求的推動下，近年來國內高端數控機床行業進入到一個高速發展的階段。數控機床作為裝備制造業的“工作母機”，在“中國制造2025”規劃中被列為國家重點發展的技術領域之一。

　　從新近發布的中國機床工具工業協會的統計數據可以看到，2017年整體中國機床工具市場的需求總量趨穩，需求結構加速升級，已成為機床工具行業的常態，同時分化態勢日趨明顯，其中功能部件、附件優于主機，成形機床優于金切機床。2017年全年，中國機床工具行業全國規模以上企業完成主營業務收入9922.8億元，同比增長6.1%；實現利潤總額686.3億元，同比增長21.1%。其中，金屬切削機床累計生產64.3萬臺，同比增長6.8%；金屬成形機床累計生產30.6萬臺，同比增長1.7%；金屬切削工具累計生產83.1億件，同比增長12.3%；鑄造機械累計生產237.9萬臺，產量同比增長8.8%。

　　從2018年1-2月進出口數據顯示，國內機床工具市場均呈現兩位數增長，其中金屬加工機床進口同比增長57.84%。通過對統計數據及產品結構的分析，可以得出中國機床工具消費市場呈現“總量趨穩、結構升級”的新特征，未來將呈現溫和增長的趨勢。中國機床工具工業協會毛予鋒副理事長指出，2018年機床市場需求將溫和增長，產出持平或小幅增長，機床工具進出口也均會繼續增長；近年來，國產機床取得的成績有目共睹，尤其是在汽車、3C電子制造等領域頗具競爭力，在行業轉型升級過程中，中國機床工具要保持原有的優勢，持續強化基礎應用研究，還要結合智能化、信息化等先進技術，爭取實現中國機床工具行業“彎道超車”。

　　就市場規模銷售前景來看，受益于中國汽車、航空航天、船舶、電力設備、工程機械等行業的快速發展，對機床市場，尤其是數控機床將產生巨大需求。未來五年，國內數控機床由于技術發展以及下游市場逐漸復蘇等原因，將會繼續保持10%-12%的增長速度，到2022年，中國數控機床行業的市場規模預計將突破5000億元，。

　　數控機床市場現況及組件部分

　　數控機床的分類，總體來講包含加工中心、金屬切削、特種加工、成型加工和其他等。

　　加工中心：多軸聯動、柔性加工單元；

　　金屬切削：數控車床、數控銑床、數控鏜床、數控鉆床、數控磨床；

　　特種加工：電火花線切割機床、電火花成型機床、火焰切割機床、激光加工機床、高壓水切割機床、數控自動焊接設備；

　　成型機床：數控壓力機、數控剪板機、數控折彎機、數控彎管機、多坐標測量機；

　　其他：自動繪圖機、工業機器人及專用數控系統。

　　目前來看，數控機床行業高端市場主要由歐美日韓等企業所占據，市場上重要的數控機床廠商主要包括DMGMORI、YamazakiMazak、FFG、Jtekt、Okuma、Makino、Doosan、Grob、Haas、GF等；國內的主要市場參與者包括沈陽、大連、濟南、秦川等機床廠。

　　數控機床的電器部件大致上可包括：數控系統、伺服系統、控制電器、主軸系統、供電系統等幾大部分

　　在數控系系統部分，國產數控系統廠家主要為華中數控、廣州數控、大連光洋、沈陽高精和航天數控等；激光數控機床主要有大族激光、金運激光、京華激光等。國內數控系統在高速、高精、五軸加工和智能化等方面仍有明顯差距。據統計，2017年在高端數控機床的數控系統方面，國內產品僅占17.6%；而在普及型數控機床的數控系統中，雖然國產化率達到87.5%左右，但國產數控機床當中超出83.2%使用國外數控系統、88.5%使用進口伺服系統/電機。

　　在伺服系統方面，目前一些工業發達國家的伺服系統生產廠家基本上均能夠提供全數字交流伺服系統或者可以與自己的CNC系統相配套，如日本FANUC、三菱電機、安川電機、松下、山洋電機、德國Siemens、力士樂Indramat、Lenze、美國A.B、Kollmorgen、Relliance、Baldor、PacificScientific等；國內伺服廠商則多以提供配套產品為主。

　　數控機床之技術鏈

　　數控機床的技術鏈由六大部分組成，大致上包括數控系統實時核技術、直驅電機加工控制技術、伺服電機加工控制技術、直線傳感分辨率技術、角度傳感分辨率技術和數控系統現場總線技術等，如圖3所示。

　　數控機床就組成而言，主要分為機床主體、傳動系統和數控系統三大部分。機床主體是機床的主要組成部分，也是機床的硬件，是機床的重要機械附件部分。傳動系統是數控機床的重要“脈絡”，主導機床各部分的有序進行及完成機床的工作使命，他包括刀具、傳動機械和輔助動力系統。

　　數控系統，可以說是數控機床的“靈魂”所在，是機床完成各項功能和作業精髓所在。數控系統基本又包括兩大部分：（1）驅動裝置，它包括高速主軸、力矩電機、直線電機、普通電機和步進電機；（2）控制及檢測裝置，包括CNC系統、可編程序控制器、進給伺服控制模塊、位置檢測模塊等。

　　作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。進給伺服以數控機床的各坐標為控制對象，產生機床的切削進給運動。為此，要求進給伺服能快速調節坐標軸的運動速度，并能精確地進行位置控制，具體要求其調速范圍寬、位移精度高、穩定性好、動態響應快。根據系統使用的電動機，進給伺服可細分為步進伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服四類。

　　而在主軸伺服部分，由于數字式交流異步伺服系統加速特性近似直線，時間短，且可提高主軸定位控制時系統的剛性和精度，操作方便，因此是機床主軸驅動采用的主要形式。但與此同時，近年來，隨著高能低價永磁體的開發和性能的不斷提高，使得采用永磁同步調速電動機的交流同步伺服系統日益增多。此外，電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物，它將主軸電動機的定子、轉子直接裝入主軸組件的內部，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，由于取消了齒輪變速箱的傳動與電動機的連接，實現了主軸系統的一體化、“零傳動”。因此，其具有結構緊湊、重量輕、慣性小、動態特性好等優點，并可改善機床的動平衡，避免振動和噪聲，目前在超高速切削機床上得到了廣泛的應用。

　　數控機床朝著高精、高速方向發展

　　伴隨著中國裝備制造業的整體轉型升級，國內數控機床的技術發展正朝著高精度、高速、智能化、高柔性、復合化、高可靠度、網絡化、開放式方向邁進。

　　提高數控機床的加工精度，一般可通過減少數控系統的誤差和采用機床誤差補償技術等方法來實現。在減少CNC系統控制誤差方面，通常采取提高數控系統的分辨率、提高位置檢測精度、在位置伺服系統中采用前饋控制與非線性控制等方法；在機床誤差補償技術方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距誤差補償和刀具補償等技術外，還可對設備熱變形進行誤差補償。另外，伺服系統的質量直接關系到數控機床的加工精度，為此，現代數控機床采用了交流數字伺服系統，并采用新型控制理論可實現高速響應伺服系統。

　　要實現數控設備高速化，首先要求數控系統能對由微小程序段構成的加工程序進行高速處理，以計算出伺服電機的移動量。同時要求伺服電機能高速度地做出反應，采用32位及64位微處理器，是提高數控系統高速處理能力的有效手段。實現數控設備高速化的關鍵是提高切削速度、進給速度和減少輔助時間。

　　采用柔性自動化設備或系統，是提高加工精度和效率、縮短生產周期，適應市場變化需求和提高競爭能力的有效手段。數控機床在提高單機柔性化的同時，正朝著單元柔性化和系統柔性化的方向發展。如出現了可編程控制器（PLC)控制的可調組合機床、數控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心、數控三坐標動力單元等具有柔性的高效加工設備、柔性加工單元(FMC)、柔性制造系統（FMS)以及介于傳統自動線與FMS之間的柔性制造線（FTU）。

　　為適應制造業生產柔性化、自動化發展的需要，智能化正成為數控設備研究及發展的熱點，它不僅貫穿于生產加工的全過程（如智能編程、智能數據庫、智能監控），還貫穿于產品的售后服務和維修中。例如：自適應控制技術可根據切削條件的變化，自動調節工作參數，使加工系統能保持最佳工作狀態，從而得到較高的加工精度和較低的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率，達到改進系統運行狀態的目的；故障自診斷、自修復技術在整個工作狀態中，系統隨時對CNC系統本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查；模式識別技術應用圖像識別和聲控技術，使機器自己辨認圖樣，按照自然語音命令進行加工。

　　在零部件一體化程度不斷提高、數量不斷減少的同時，加工的產品形狀日益復雜。另外，產品周期的縮短要求加工機床能夠隨時調整和適應新的變化，以滿足各種各樣產品的加工需求，這就要求1臺機床能夠處理以往需要幾臺機床處理的工序，復合型機床成為大勢所趨。在保持工序集中和減少工件重新安裝定位的前提下，使更多的不同加工過程復合在一臺機床上，以減少占地面積，減少零件傳送和庫存，保證加工精度和節能降耗的要求。

　　為了提高數控機床的可靠性，數控系統采用更高集成度的電路芯片，利用大規模或超大規模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數景，提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產批量，又便于組織生產和質量把關。

　　數控機床的網絡化，主要是指機床通過所配裝的數控系統與外部的其他控制系統或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。隨著信息化技術在數控機床上的大量采用，目前越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通信服務等功能。

　　開放式體系結構可以大量采用通用微機的先進技術，如多媒體技術，實現聲控自動編程、圖形掃描自動編程等，其新一代數控系統的硬件、軟件和總線規范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數控系統制造商和用戶進行系統集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用。