پیشرفت سریع فناوری سیستم CNC شرایطی را برای پیشرفت تکنولوژیکی ابزارهای ماشینی CNC فراهم کرده است. به منظور پاسخگویی به نیازهای بازار و برآورده کردن الزامات بالاتر فناوری تولید مدرن برای فناوری CNC، توسعه فعلی فناوری CNC جهانی و تجهیزات آن عمدتاً در مشخصات فنی زیر منعکس شده است:
۱. سرعت بالا
توسعهماشین‌های ابزار سی‌ان‌سیحرکت به سمت سرعت بالا نه تنها می‌تواند به طور قابل توجهی راندمان ماشینکاری را بهبود بخشد و هزینه‌های ماشینکاری را کاهش دهد، بلکه کیفیت ماشینکاری سطح و دقت قطعات را نیز بهبود می‌بخشد. فناوری ماشینکاری با سرعت بسیار بالا کاربرد گسترده‌ای برای دستیابی به تولید کم‌هزینه در صنعت تولید دارد.
از دهه 1990، کشورهای اروپایی، ایالات متحده و ژاپن برای توسعه و به‌کارگیری نسل جدیدی از ماشین‌های ابزار CNC پرسرعت رقابت کرده‌اند و سرعت توسعه پرسرعت ماشین‌های ابزار را افزایش داده‌اند. پیشرفت‌های جدیدی در واحد اسپیندل پرسرعت (اسپیندل الکتریکی، سرعت 15000-100000 دور در دقیقه)، اجزای حرکت تغذیه پرسرعت و شتاب/کاهش سرعت بالا (سرعت حرکت سریع 60-120 متر در دقیقه، سرعت تغذیه برش تا 60 متر در دقیقه)، سیستم‌های CNC و سروو با کارایی بالا و سیستم‌های ابزار CNC حاصل شده و به سطوح فناوری جدیدی رسیده‌اند. با حل فناوری‌های کلیدی در مجموعه‌ای از زمینه‌های فنی مانند مکانیسم برش با سرعت بسیار بالا، مواد ابزار با عمر طولانی و بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش و ابزارهای سنگ‌زنی ساینده، اسپیندل الکتریکی پرسرعت با قدرت بالا، اجزای تغذیه با موتور خطی با شتاب/کاهش سرعت بالا، سیستم‌های کنترل با کارایی بالا (از جمله سیستم‌های نظارتی) و دستگاه‌های محافظ، پایه فنی برای توسعه و به‌کارگیری نسل جدید ماشین‌های ابزار CNC پرسرعت فراهم شده است.
در حال حاضر، در ماشینکاری با سرعت بسیار بالا، سرعت برش تراشکاری و فرزکاری به بیش از 5000 تا 8000 متر بر دقیقه رسیده است؛ سرعت اسپیندل بالای 30000 دور در دقیقه است (برخی می‌توانند تا 100000 دور در دقیقه برسند)؛ سرعت حرکت (نرخ پیشروی) میز کار: بالای 100 متر بر دقیقه (برخی تا 200 متر بر دقیقه) با وضوح 1 میکرومتر و بالای 24 متر بر دقیقه با وضوح 0.1 میکرومتر؛ سرعت تعویض خودکار ابزار در عرض 1 ثانیه؛ نرخ پیشروی برای درون‌یابی خطوط کوچک به 12 متر بر دقیقه می‌رسد.
2. دقت بالا
توسعهماشین‌های ابزار سی‌ان‌سیاز ماشینکاری دقیق تا ماشینکاری فوق دقیق، مسیری است که قدرت‌های صنعتی در سراسر جهان به آن متعهد شده‌اند. دقت آن از سطح میکرومتر تا سطح زیرمیکرون و حتی تا سطح نانومتر (<10nm) متغیر است و دامنه کاربرد آن به طور فزاینده‌ای گسترده می‌شود.
در حال حاضر، تحت الزامات ماشینکاری با دقت بالا، دقت ماشینکاری ماشین‌های ابزار CNC معمولی از ± 10 میکرومتر به ± 5 میکرومتر افزایش یافته است. دقت ماشینکاری مراکز ماشینکاری دقیق از ± 3 تا 5 میکرومتر متغیر است. این افزایش به ± 1-1.5 میکرومتر نیز می‌رسد. حتی بالاتر. دقت ماشینکاری فوق دقیق وارد سطح نانومتر (0.001 میکرومتر) شده است و دقت چرخش اسپیندل باید به 0.01 تا 0.05 میکرومتر برسد، با گردی ماشینکاری 0.1 میکرومتر و زبری سطح ماشینکاری Ra=0.003 میکرومتر. این ماشین ابزارها عموماً از اسپیندل‌های الکتریکی با درایو فرکانس متغیر کنترل برداری (یکپارچه با موتور و اسپیندل) استفاده می‌کنند، با میزان انحراف شعاعی اسپیندل کمتر از 2 میکرومتر، جابجایی محوری کمتر از 1 میکرومتر و عدم تعادل شفت به سطح G0.4 می‌رسد.
درایو تغذیه ماشین آلات ماشینکاری با سرعت بالا و دقت بالا عمدتاً شامل دو نوع است: "موتور سروو دوار با پیچ توپی دقیق با سرعت بالا" و "موتور خطی درایو مستقیم". علاوه بر این، ابزارهای موازی نوظهور نیز به راحتی به تغذیه با سرعت بالا دست می‌یابند.
با توجه به فناوری بالغ و کاربرد گسترده، پیچ‌های ساچمه‌ای نه تنها به دقت بالا (ISO3408 سطح 1) دست می‌یابند، بلکه هزینه نسبتاً کمی برای دستیابی به ماشینکاری پرسرعت دارند. بنابراین، آنها هنوز هم توسط بسیاری از ماشین‌های ماشینکاری پرسرعت تا به امروز استفاده می‌شوند. ماشین ابزار ماشینکاری پرسرعت فعلی که توسط پیچ ساچمه‌ای هدایت می‌شود، حداکثر سرعت حرکت 90 متر بر دقیقه و شتاب 1.5 گرم دارد.
پیچ ساچمه‌ای به انتقال مکانیکی تعلق دارد که به ناچار شامل تغییر شکل الاستیک، اصطکاک و لقی معکوس در طول فرآیند انتقال است که منجر به هیسترزیس حرکتی و سایر خطاهای غیرخطی می‌شود. به منظور از بین بردن تأثیر این خطاها بر دقت ماشینکاری، در سال ۱۹۹۳ از درایو مستقیم موتور خطی برای ماشین ابزارها استفاده شد. از آنجایی که این یک "انتقال صفر" بدون پیوندهای میانی است، نه تنها دارای اینرسی حرکتی کوچک، سختی سیستم بالا و پاسخ سریع است، بلکه می‌تواند به سرعت و شتاب بالایی دست یابد و طول ضربه آن از نظر تئوری نامحدود است. دقت موقعیت‌یابی نیز می‌تواند تحت تأثیر سیستم بازخورد موقعیت با دقت بالا به سطح بالایی برسد و آن را به یک روش رانندگی ایده‌آل برای ماشین ابزارهای ماشینکاری با سرعت بالا و دقت بالا، به ویژه ماشین ابزارهای متوسط و بزرگ، تبدیل کند. در حال حاضر، حداکثر سرعت حرکت سریع ماشین‌های ماشینکاری با سرعت بالا و دقت بالا با استفاده از موتورهای خطی به ۲۰۸ متر بر دقیقه با شتاب ۲ گرم رسیده است و هنوز جای توسعه دارد.
۳. قابلیت اطمینان بالا
با توسعه برنامه‌های کاربردی تحت شبکهماشین‌های ابزار سی‌ان‌سیقابلیت اطمینان بالای ماشین‌های ابزار CNC به هدفی تبدیل شده است که توسط تولیدکنندگان سیستم‌های CNC و تولیدکنندگان ماشین‌های ابزار CNC دنبال می‌شود. برای یک کارخانه بدون نیروی انسانی که دو شیفت در روز کار می‌کند، اگر لازم باشد که به طور مداوم و عادی ظرف ۱۶ ساعت با نرخ بدون خرابی P(t)=99% یا بیشتر کار کند، میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) ماشین ابزار CNC باید بیشتر از ۳۰۰۰ ساعت باشد. برای تنها یک ماشین ابزار CNC، نسبت نرخ خرابی بین میزبان و سیستم CNC برابر با ۱۰:۱ است (قابلیت اطمینان CNC یک مرتبه بزرگتر از میزبان است). در این مرحله، MTBF سیستم CNC باید بیشتر از ۳۳۳۳۳.۳ ساعت و MTBF دستگاه CNC، اسپیندل و درایو باید بیشتر از ۱۰۰۰۰۰ ساعت باشد.
مقدار MTBF دستگاه‌های CNC خارجی فعلی به بیش از ۶۰۰۰ ساعت و دستگاه محرک به بیش از ۳۰۰۰۰ ساعت رسیده است. با این حال، می‌توان مشاهده کرد که هنوز با هدف ایده‌آل فاصله وجود دارد.
۴. ترکیب
در فرآیند پردازش قطعات، زمان زیادی صرف جابجایی قطعه کار، بارگیری و تخلیه، نصب و تنظیم، تعویض ابزار و افزایش و کاهش سرعت اسپیندل می‌شود. برای به حداقل رساندن این زمان‌های بیهوده تا حد امکان، افراد امیدوارند که عملکردهای مختلف پردازش را در یک ماشین ابزار ادغام کنند. بنابراین، ماشین ابزارهای تابع مرکب در سال‌های اخیر به یک مدل به سرعت در حال توسعه تبدیل شده‌اند.
مفهوم ماشینکاری کامپوزیت ماشین ابزار در زمینه تولید انعطاف‌پذیر به توانایی یک ماشین ابزار برای انجام خودکار ماشینکاری چند فرآیندی از همان یا انواع مختلف روش‌های فرآیندی طبق یک برنامه ماشینکاری CNC پس از بستن قطعه کار به صورت یکجا، به منظور تکمیل فرآیندهای مختلف ماشینکاری مانند تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری، سوراخکاری، سنگ‌زنی، قلاویزکاری، برقوکاری و انبساط یک قطعه با شکل پیچیده اشاره دارد. در مورد قطعات منشوری، مراکز ماشینکاری رایج‌ترین ماشین ابزارهایی هستند که پردازش کامپوزیت چند فرآیندی را با استفاده از همان روش فرآیند انجام می‌دهند. ثابت شده است که ماشینکاری کامپوزیت ماشین ابزار می‌تواند دقت و کارایی ماشینکاری را بهبود بخشد، در فضا صرفه‌جویی کند و به ویژه چرخه ماشینکاری قطعات را کوتاه کند.
۵. چند محوری شدن
با رواج سیستم‌های CNC با اتصال 5 محوره و نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی، مراکز ماشینکاری کنترل‌شده با اتصال 5 محوره و ماشین‌های فرز CNC (مراکز ماشینکاری عمودی) به یک نقطه کانونی توسعه تبدیل شده‌اند. با توجه به سادگی کنترل اتصال 5 محوره در برنامه‌نویسی CNC برای فرزهای گوی‌دار هنگام ماشینکاری سطوح آزاد، و توانایی حفظ سرعت برش معقول برای فرزهای گوی‌دار در طول فرآیند فرزکاری سطوح سه‌بعدی، در نتیجه، زبری سطح ماشینکاری به طور قابل توجهی بهبود یافته و راندمان ماشینکاری تا حد زیادی بهبود می‌یابد. با این حال، در ماشین‌های ابزار کنترل‌شده با اتصال 3 محوره، اجتناب از مشارکت فرزهای گوی‌دار با سرعت برش نزدیک به صفر در برش غیرممکن است. بنابراین، ماشین‌های ابزار اتصال 5 محوره به دلیل مزایای عملکردی غیرقابل جایگزین خود، به کانون توسعه فعال و رقابت بین تولیدکنندگان اصلی ماشین ابزار تبدیل شده‌اند.
اخیراً، کشورهای خارجی هنوز در حال تحقیق در مورد کنترل اتصال 6 محوره با استفاده از ابزارهای برشی غیرچرخشی در مراکز ماشینکاری هستند. اگرچه شکل ماشینکاری آنها محدود نیست و عمق برش می‌تواند بسیار نازک باشد، اما راندمان ماشینکاری بسیار پایین است و عملی بودن آن دشوار است.
۶. هوش
هوش، جهت‌گیری اصلی توسعه فناوری تولید در قرن بیست و یکم است. ماشینکاری هوشمند نوعی ماشینکاری مبتنی بر کنترل شبکه عصبی، کنترل فازی، فناوری شبکه دیجیتال و نظریه است. هدف آن شبیه‌سازی فعالیت‌های هوشمندانه متخصصان انسانی در طول فرآیند ماشینکاری است تا بسیاری از مشکلات نامشخص که نیاز به مداخله دستی دارند را حل کند. محتوای هوش شامل جنبه‌های مختلفی در سیستم‌های CNC می‌شود:
برای دستیابی به کارایی و کیفیت پردازش هوشمند، مانند کنترل تطبیقی و تولید خودکار پارامترهای فرآیند؛
برای بهبود عملکرد رانندگی و تسهیل اتصال هوشمند، مانند کنترل پیشخور، محاسبه تطبیقی پارامترهای موتور، شناسایی خودکار بارها، انتخاب خودکار مدل‌ها، تنظیم خودکار و غیره؛
برنامه‌نویسی ساده و عملکرد هوشمند، مانند برنامه‌نویسی خودکار هوشمند، رابط هوشمند انسان و ماشین و غیره؛
تشخیص و نظارت هوشمند، تشخیص و نگهداری سیستم را تسهیل می‌کند.
سیستم‌های برش و ماشینکاری هوشمند زیادی در جهان در حال تحقیق هستند که از جمله آنها می‌توان به راهکارهای ماشینکاری هوشمند انجمن تحقیقات دستگاه‌های CNC هوشمند ژاپن برای حفاری اشاره کرد.
۷. شبکه‌سازی
کنترل شبکه‌ای ماشین‌آلات عمدتاً به اتصال شبکه و کنترل شبکه‌ای بین ماشین‌آلات و سایر سیستم‌های کنترل خارجی یا رایانه‌های بالاتر از طریق سیستم CNC مجهز اشاره دارد. ماشین‌آلات CNC معمولاً ابتدا با محل تولید و شبکه محلی داخلی شرکت روبرو می‌شوند و سپس از طریق اینترنت به خارج از شرکت متصل می‌شوند که به آن فناوری اینترنت/اینترانت گفته می‌شود.
با بلوغ و توسعه فناوری شبکه، صنعت اخیراً مفهوم تولید دیجیتال را مطرح کرده است. تولید دیجیتال، که با نام "تولید الکترونیکی" نیز شناخته می‌شود، یکی از نمادهای نوسازی در شرکت‌های تولید مکانیکی و روش عرضه استاندارد برای تولیدکنندگان بین‌المللی ابزارهای پیشرفته ماشینی امروزی است. با پذیرش گسترده فناوری اطلاعات، کاربران داخلی بیشتری هنگام واردات ابزارهای ماشینی CNC به خدمات ارتباطی از راه دور و سایر عملکردها نیاز دارند. بر اساس پذیرش گسترده CAD/CAM، شرکت‌های تولید مکانیکی به طور فزاینده‌ای از تجهیزات ماشینکاری CNC استفاده می‌کنند. نرم‌افزارهای کاربردی CNC به طور فزاینده‌ای غنی و کاربرپسند می‌شوند. طراحی مجازی، تولید مجازی و سایر فناوری‌ها به طور فزاینده‌ای توسط پرسنل مهندسی و فنی دنبال می‌شوند. جایگزینی سخت‌افزار پیچیده با هوش نرم‌افزاری به یک روند مهم در توسعه ابزارهای ماشینی معاصر تبدیل می‌شود. تحت هدف تولید دیجیتال، تعدادی از نرم‌افزارهای پیشرفته مدیریت سازمانی مانند ERP از طریق مهندسی مجدد فرآیند و تحول فناوری اطلاعات پدیدار شده‌اند و مزایای اقتصادی بالاتری را برای شرکت‌ها ایجاد می‌کنند.
۸. انعطاف‌پذیری
روند ماشین‌های ابزار CNC به سمت سیستم‌های اتوماسیون انعطاف‌پذیر، توسعه از نقطه (ماشین تکی CNC، مرکز ماشینکاری و ماشین ماشینکاری کامپوزیت CNC)، خط (FMC، FMS، FTL، FML) به سطح (جزیره تولیدی مستقل، FA) و بدنه (CIMS، سیستم تولید یکپارچه شبکه توزیع‌شده) و از سوی دیگر، تمرکز بر کاربرد و اقتصاد است. فناوری اتوماسیون انعطاف‌پذیر، وسیله اصلی صنعت تولید برای انطباق با خواسته‌های پویای بازار و به‌روزرسانی سریع محصولات است. این روند اصلی توسعه تولید در کشورهای مختلف و فناوری اساسی در حوزه تولید پیشرفته است. تمرکز آن بر بهبود قابلیت اطمینان و کاربردی بودن سیستم، با هدف شبکه‌سازی و ادغام آسان است. بر توسعه و بهبود فناوری واحد تأکید کنید. ماشین تکی CNC به سمت دقت بالا، سرعت بالا و انعطاف‌پذیری بالا در حال توسعه است. ماشین‌های ابزار CNC و سیستم‌های تولید انعطاف‌پذیر آنها می‌توانند به راحتی با CAD، CAM، CAPP، MTS متصل شوند و به سمت ادغام اطلاعات توسعه یابند. توسعه سیستم‌های شبکه به سمت باز بودن، ادغام و هوشمندی.
۹. سبزسازی
ماشین‌های برش فلز قرن بیست و یکم باید حفاظت از محیط زیست و صرفه‌جویی در مصرف انرژی را در اولویت قرار دهند، یعنی به سبز شدن فرآیندهای برش دست یابند. در حال حاضر، این فناوری پردازش سبز عمدتاً بر عدم استفاده از سیال برش تمرکز دارد، عمدتاً به این دلیل که سیال برش نه تنها محیط زیست را آلوده می‌کند و سلامت کارگران را به خطر می‌اندازد، بلکه مصرف منابع و انرژی را نیز افزایش می‌دهد. برش خشک عموماً در اتمسفر اتمسفر انجام می‌شود، اما شامل برش در اتمسفرهای گازی ویژه (نیتروژن، هوای سرد یا استفاده از فناوری خنک‌کننده الکترواستاتیک خشک) بدون استفاده از سیال برش نیز می‌شود. با این حال، برای برخی از روش‌های ماشینکاری و ترکیب قطعات کار، برش خشک بدون استفاده از سیال برش در حال حاضر در عمل دشوار است، بنابراین برش شبه خشک با حداقل روانکاری (MQL) پدیدار شده است. در حال حاضر، 10 تا 15 درصد از پردازش مکانیکی در مقیاس بزرگ در اروپا از برش خشک و شبه خشک استفاده می‌کنند. برای ماشین ابزارهایی مانند مراکز ماشینکاری که برای چندین روش ماشینکاری/ترکیب قطعه کار طراحی شده‌اند، برش شبه خشک عمدتاً استفاده می‌شود، معمولاً با پاشش مخلوطی از مقادیر بسیار کم روغن برش و هوای فشرده به داخل ناحیه برش از طریق کانال توخالی داخل اسپیندل ماشین و ابزار. در میان انواع مختلف ماشین‌های برش فلز، ماشین فرزکاری چرخ‌دنده رایج‌ترین ماشین مورد استفاده برای برش خشک است.
به طور خلاصه، پیشرفت و توسعه فناوری ماشین‌های ابزار CNC شرایط مساعدی را برای توسعه صنعت تولید مدرن فراهم کرده و توسعه تولید را به سمت جهت‌گیری انسانی‌تر سوق داده است. می‌توان پیش‌بینی کرد که با توسعه فناوری ماشین‌های ابزار CNC و کاربرد گسترده ماشین‌های ابزار CNC، صنعت تولید انقلابی عمیق را آغاز خواهد کرد که می‌تواند مدل تولید سنتی را متزلزل کند.