數字控制機床用數字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數控機床。 數控機床具有廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經濟效果。 隨著數控技術的發展，采用數控系統的機床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。

年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出計算機控制機床的設想。年，該公司在美國麻省理工學院伺服機構研究室的協助下，開始數控機床研究，并于年試制成功首臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數控銑床，不久即開始正式生產。 當時的數控裝置采用電子管元件，體積龐大，價格昂貴，只在航空工業等少數有特殊需要的部門用來加工復雜型面零件；年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數控裝置進入了第二代，體積縮小，成本有所下降；年以后，較為簡單和經濟的點位控制數控鉆床，和直線控制數控銑床得到較快發展，使數控機床在機械制造業各部門逐步獲得推廣。

出現了第三代的集成電路數控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數控機床品種和產量的發展。年代末，先后出現了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數控系統(簡稱DNC)，又稱群控系統；采用小型計算機控制的計算機數控系統(簡稱CNC),使數控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。 年，研制成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數控裝置(簡稱MNC)，是第五代數控系統。第五代與第三代相比，數控裝置的功能擴大了一倍，而體積則縮小為原來的/，價格降低了/，可靠性也得到極大的提高。 年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發展，出現了能進行機對話式自動編制程序的數控裝置；數控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監控刀具破損和自動檢測工件等功能。

數控機床主要由數控裝置、伺服機構和機床主體組成。輸入數控裝置的程序指令記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，或由數控裝置的鍵盤直接手動輸入。 數控裝置包括程序讀入裝置和由電子線路組成的輸入部分、運算部分、控制部分和輸出部分等。數控裝置按所能實現的控制功能分為點位控制、直線控制、連續軌跡控制三類。 點位控制是只控制刀具或工作臺從一點移至另一點的準確定位，然后進行定點加工，而點與點之間的路徑不需控制。采用這類控制的有數控鉆床、數控鏜床和數控坐標鏜床等。 直線控制是除控制直線軌跡的起點和終點的準確定位外，還要控制在這兩點之間以指定的進給速度進行直線切削。采用這類控制的有平面銑削用的數控銑床，以及階梯軸車削和磨削用的數控車床和數控磨床等。

連續軌跡控制(或稱輪廓控制)能夠連續控制兩個或兩個以上坐標方向的聯合運動。為了使刀具按規定的軌跡加工工件的曲線輪廓，數控裝置具有插補運算的功能，使刀具的運動軌跡以小的誤差逼近規定的輪廓曲線，并協調各坐標方向的運動速度，以便在切削過程中一直保持規定的進給速度。采用這類控制的有能加工曲面用的數控銑床、數控車床、數控磨床和加工中心等。 伺服機構分為開環、半閉環和閉環三種類型。開環伺服機構是由步進電機驅動線路，和步進電機組成。每一脈沖信號使步進電機轉動一定的角度，通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定的距離。這種伺服機構比較簡單，工作穩定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。 半閉環伺服機構是由比較線路、伺服放大線路、伺服馬達、速度檢測器和位置檢測器組成。位置檢測器裝在絲杠或伺服馬達的端部，利用絲杠的回轉角度間接測出工作臺的位置。常用的伺服馬達有寬調速直流電動機、寬調速交流電動機和電液伺服馬達。位置檢測器有旋轉變壓器、光電式脈沖發生器和圓光柵等。這種伺服機構所能達到的精度、速度和動態特性優于開環伺服機構，為大多數中小型數控機床所采用。

閉環伺服機構的工作原理和組成與半閉環伺服機構相同，只是位置檢測器安裝在工作臺上，可直接測出工作臺的實際位置，故反饋精度高于半閉環控制，但掌握調試的難度較大，常用于高精度和大型數控機床。閉環伺服機構所用伺服馬達與半閉環相同，位置檢測器則用光柵、長感應同步器或長磁柵。

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