机床的定义
狭义上的机床通常指的是切削机床；广义上的机床还包含实现 3D 打印的增材制造机床或其他特种机床。其中，切削机床是指采用切削减材的方法将工件毛坯加工成机器零件的机器；而 3D 打印机床则是指采用增材制造的方式制造机器零件的机器。
也就是说，机床是制造机器的机器，所以也被称为工作母机，在日语中其被称为工作機械（こうさくきかい），在英语中则被称为Machine Tools。
世界上第一台真正意义上的机床是一台镗床，其由英国实业家 John Wilkinson 于1775年发明[1]。这台镗床的发明动机是为了解决当时军事上制造高精度大炮炮筒的实际问题。
这种镗床后被用于蒸汽机气缸的加工。起因是 James Watt 发明蒸汽机之后，发现采用锻造的方法制造蒸汽机气缸十分困难，且气缸由于制造精度过低，漏气严重，限制了蒸汽机的制造及其使用效率的提高。在采用了该镗床之后，可以制造50英寸以上的高精度气缸，极大地提升了蒸汽机气缸的加工质量和生产效率，并因此获得了巨大的成功[2]。
之后，为了满足各种不同加工工艺的需求，又相继出现了车床、铣床、刨床、磨床、钻床等等各种类型的机床[3]。
机床的分类代号及类代号
我国的机床型号命名规则是按照 2008 年颁布的标准 GB/T15375-2008《金属切削机床 型号编制方法》[4](适用于各类通用机床和除组合机床外的专用机床) 编制的。
这里的GB表示国标，即国家标准的意思，如果没有后面的/T，意思是强制国家标准；而GB/T的意思是推荐性国家标准。
在该标准中规定，型号由基本部分和辅助部分组成，中间用 / 分开，机床通用型号的表示方法如下：
首先是机床的分类代号以及类代号：
例如对于磨床来说，由于存在分类，所以第一个符号可能是阿拉伯数字 2 或 3。而对于其他的机床，不存在分类代号，所以第一个符号一般为大写字母，即类代号。
通用特性、结构特性代号
当某类型机床除有普通型外，还具有某种通用特性时，则在类代号之后加上通用特性代号，若仅有某种通用特性，而无普通型者，则通用特性不必表示。
结构特性代号与通用特性代号不同，其在型号中没有统一定义，只是在同类机床中起到区分机床结构和性能的作用。[5]
机床组、系的划分原则及其代号
每类机床被划分为十个组，每组机床又被划分为十个系。
在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组；在同一组机床中，主参数及主要结构相同的机床，即为同一系。组和系都是采用阿拉伯数字表示。
机床主参数、 第二主参数和设计顺序号
机床主参数代表机床规格的大小，用折算值 (主参数乘以折算系数如110\frac{1}{10}等) 表示。某些通用机床，在无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。第二主参数一般是指主轴数、 最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等，第二主参数也用折算值表示。
机床的重大改进序号
当机床的性能及结构布局有重大改进并按新产品重新设计、 试制和鉴定时，在原机床型号的尾部加重大改进顺序号以区别于原机床型号。序号按 Ａ、Ｂ、Ｃ等字母的顺序选用（但是I和O这两个字母不得选用）。
其他特性代号
其他特性代号则用来反映各类机床的自身特性，序号按 Ａ、Ｂ、Ｃ等字母的顺序选用（但是I和O这两个字母不得选用），也可以用阿拉伯数字表示，甚至可以两者组合使用。
传统机床与数控机床
传统机床与数控机床的一个本质区别在于数控机床可以通过数控、伺服系统实现多轴联动。电子计算机的发展奠定了传统机床向数控机床转变的理论、技术基础。
第一台电子计算机于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）诞生。其最初研发动机是在二战背景下，应美国军方要求，制造一种以电子管代替继电器的电子化计算装置，用来计算炮弹弹道。6 年后，即 1952 年，Parsons公司与麻省理工学院（MIT）合作，结合基于电子计算机的数字控制系统（Numerical Control System）与辛辛那提公司（ Cincinnati ）的铣床，研发出第一台NC（Numerical Control）工作母机（又称数字控制机床），从此，传统机床产生了质的变化，标志着机床开始进入数控时代。[6]
又过了6年，1958年麻省理工学院在美国军方赞助下与多家企业合作又开发出APT（Automatic Programming tools）[7]，即一种高级计算机编程语言，用来生成数控机床的工作指令。现在最常见的一种是采用RS-274格式指令，通常称为G代码。[8]
经过计算机技术的不断发展，微处理器被应用到数字控制上，大幅提升功能，此类系统即称为计算机数字控制（CNC， Computer Numerical Control），应用此系统的机床也被称为CNC机床，即计算机数字控制机床，或简称为数控机床。
数控机床中的数字控制（Numerical Control）技术是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种技术方法。数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟（International Federation of Information Processing，IFIP）第五技术委员会，对数控机床的定义：数控机床是装有程序控制系统的机床。该控制系统能逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控系统。经过运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按要求自动将零件加工出来。
数控机床加工，将刀具与工件的运动坐标分割成一些最小的单位量，即最小位移量，由数控系统按照零件程序的要求，使坐标移动若干个最小位移量（即控制刀具运动轨迹），从而实现刀具与工件的相对运动，完成对零件的加工。
刀具沿各坐标轴的相对运动，是以脉冲当量为单位的（mm/pulse）。当走刀轨迹为直线或圆弧时，数控装置则在线段或圆弧的起点和终点坐标值之间进行数据点的密化，求出一系列中间点的坐标值，然后按中间点的坐标值，向各坐标输出脉冲，保证加工出需要的直线或圆弧轮廓。
数控装置进行的这种数据点的密化称为插补，一般数控装置都具有对基本函数（如直线函数和圆函数）进行插补的功能。实际上，在数控机床上加工任意曲线L的零件，是由该数控装置所能处理的基本数学函数来逼近的，例如直线、圆弧等。自然，逼近误差必须满足零件图样要求。
与传统机床相比，数控机床具有以下优点：
加工精度高，质量稳定。数控系统每输出一个脉冲，机床移动部件的位移量称为脉冲当量，数控机床的脉冲当量一般为0.001mm，高精度的数控机床可达0.0001mm，其运动分辨率远高于普通机床。另外，数控机床具有位置检测装置，可将移动部件实际位移量或丝杠、伺服电动机的转角反馈到数控系统，并进行补偿。数控机床加工零件的质量由机床保证，无人为操作误差的影响，所以同一批零件的尺寸一致性好，质量稳定。能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。例如，采用二轴联动或二轴以上联动的数控机床，可加工母线为曲线的旋转体曲面零件、凸轮零件和各种复杂空间曲面类零件。生产效率高。数控机床的主轴转速和进给量范围比普通机床的范围大，良好的结构刚性允许数控机床采用大的切削用量，从而有效地节省了机动时间。对某些复杂零件的加工，如果采用带有自动换刀装置的数控加工中心，可实现在一次装夹下进行多工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。对产品改型设计的适应性强。当被加工零件改型设计后，在数控机床上只需变换零件的加工程序，调整刀具参数等，就能实现对改型设计后零件的加工，生产准备周期大大缩短。因此，数控机床可以很快地从加工一种零件转换为加工另一种改型设计后的零件，这就为单件、小批量新试制产品的加工，为产品结构的频繁更新提供了极大的方便。有利于制造技术向综合自动化方向发展。数控机床是机械加工自动化的基本设备，以数控机床为基础建立起来的FMC（Flexible Machine Center，柔性加工中心）、FMS（Flexible manufacturing system，柔性制造系统）[9]、CIMS（Computer-integrated manufacturing system，计算机集成制造系统）[10]等综合自动化系统使机械制造的集成化、智能化和自动化得以实现。这是由于数控机床控制系统采用数字信息与标准化代码输入、并具有通信接口，容易实现数控机床之间的数据通信，最适宜计算机之间的联接，组成工业控制网络，实现自动化生产过程的计算、管理和控制。监控功能强，具有故障诊断的能力。CNC系统不仅控制机床的运动，而且可对机床进行全面监控。例如，可对一些引起故障的因素提前报警，进行故障诊断等，极大地提高了检修的效率。减轻工人劳动强度、改善劳动条件。数控机床的分类
当前，数控机床按其功能水平通常可分为低、中、高三档[11]。这种分类方式，在我国用的很多。低、中、高档的界限是相对的，不同时期的划分标准有所不同，就目前的发展水平来看，大体可以从以下几个方面区分（当然，这种分类不可能包含所有指标）：
分类指标低档中档高档CPU 位数8 位、16 位16 位、32 位32 位、64 位联动轴数2~33~53~5分辨率 / μm>100.1~10<0.1进给速度 / m·min-1<1515~24>24显示LED / 字符字符 / 图形三维显示高档机床的技术难题及未来发展方向
高档数控机床的核心技术[12]
1. 高速高精度联动控制技术
机械系统动态特性主动设计；伺服驱动谐波抑制；加减速段跟随误差补偿与控制；考虑进给系统特性的指令复现；面向结构耦合轴的速度规划.2. 高效高精度加工技术
加工过程与工艺系统交互作用机制；面向高效高精加工的工艺规划与优化；考虑加工过程干扰的自适应控制.3. 精度保持性相关技术
几何精度保持性： 动结合部的寿命设 计小或无应力装配；主轴精度保持性： 结构参数、冷却参数与密封结构设计，轴承预紧力保证；运动精度保持性： 运动精度衰退机理， 恢复与保持；整机精度监控.4. 可靠性相关技术
可靠性建模可靠性分析可靠性设计可靠性试验可靠性技术规范和技术标准高档数控机的未来发展方向
当前对于高档或高端数控机床的定义通常指：具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等性能或功能的数控机床。其发展象征着国家目前的机床制造业占全世界机床产业发展的先进阶段，因此国际上把五轴联动数控机床等高档机床技术作为一个国家工业化的重要标志。[13]
