機床的自動化主要向著兩個方面發展，一個方面是在機械結構方面的發展，另一個方面是在控制系統方面的發展。兩者之間的相互作用，不斷地推進了機床自動化水平，而且由于智能化網絡化技術在機床方面的應用，使得機床不但具有
金屬加工的功能，還具備了管理方面的能力。
在機械結構方面，早期的自動機床主要是簡單的兩軸控制的
數控車床和三軸控制的
數控銑床。但是這樣的自動機床只能實現簡單的加工，稍微復雜的工件就加工不了或者需要將機床停下來，進行手動的換刀，自動化的效果大打折扣，因此，在后來的
數控車床上增加了能夠自動換刀的刀塔，在數控
銑床上增加了自動換刀的刀庫，為了進一步提高效率縮短輔助時間，在刀庫的基礎上又增加了機械手，使得換刀的時間大大縮短。現在，刀塔和刀庫機械手已經成為數控車床和
加工中心的標準配置，數控車床的刀塔功能也發生了變化，不但可以裝夾車刀，還可以配置動力刀頭實現
鉆孔和
銑削的功能。加工中心的刀庫正向著刀庫的容量更大，換刀速度更快的方向發展。
有了自動換刀裝置的
數控機床，就可以對復雜一些的零件進行連續的自動加工，因此，這是機床向著自動化方向發展的重要一步，但是，這還遠遠不夠，對于更加復雜的零件加工往往還需要進行多次的裝夾才能夠完成加工。比如有的零件除了車削以外還有銑削工序，工件的一頭車削完成以后還要卸下來重新安裝一次加工工件的另外一頭，因此在車床的基礎上又增加了銑軸、第二主軸、Ｙ軸，成為
車削中心機床，使得車床能夠加工的范圍不斷擴大。還有些復雜工件的加工部位分布在工件的多個
平面上，為了減少裝夾次數，就在三軸加工中心的基礎上增加四軸、五軸進行更加復雜零件的加工，或者增加立臥轉換頭實現五面加工。
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