数控系统将来发展的主要目标为，进一步减低价格，增加可靠性，拓宽功能，提高操作舒适性，提高集成性，提高系统的柔性和开放性，减小体积，提高数控机床的生产能力。
新一代数控系统广泛采用多微处理机系统。大量采用大规模集成电路和三维高密度焊接的印制电路板，是系统小型化、经济、可靠。中、高档数控系统趋向于采用记忆PC机的硬件构成形式，通过这种形式使应用PC软件（如MS Windows）、PC工具和PC硬件成为可能。这样做的优点在于，硬件方面，由于PC机市场大，导致PC组件价格低廉，从而使基于PC机的数控系统价格降低；软件方面，PC软件功能强，且容易接受和推广，例如：有功能和强的各种标准操作系统、图形工具、编辑器、实时数据库以及向TCP/IP那样的通信协议。数控系统中集成数据库，可以实现方便的工艺、校正、诊断和刀具等数据的存储。
为减少数控系统的开发时间，并适应用户不断变化的需求，新一代数控系统应是开放式数控系统。开放式数控系统要求引用标准组件（如PC卡、标准的元器件、标准启动系统和数据库等），应用开放的模块化结构来构成系统的硬、软件，是系统便于组合、扩展和升级，并且应使系统的硬件和软件相互分离，是系统能提供柔性的、以适应地控制功能。开放式数控系统具有外部开放性和内部开放性。外部开放性反映在外部接口具有统一性和标准性，如一致的数控编程器、统一的通信接口、统一的伺服控制接口和通用的操作控制接口。内部开放性是内部数控核心控制功能软件和附加的可选功能软件在系统中易于集成，并易为用户所掌握。
在CNC核心功能领域中，现代数控系统能与CAD/cam系统连接，并将发展三维刀具补偿、超前数控加工程序段预处理及新的插补方式（如样条插补）处理使系统进行各种复杂几何形状的控制，能在高精度下实现高速进给。
在现代数控系统中还引进了自适应控制技术，数控系统能检测对自己有影响的信息，自动连续调整有关系统参数，对变化了的加工环境及时作出反应。一些新型的数控装置还具有进行故障诊断的人工智能功能（专家诊断系统），在系统中存储一些引起各种系统故障原因的信息，以及如何消除这些故障的知识，从而形成专家系统知识库。利用这些知识库经过推理可以进行故障定位，或解决故障。
现在大多数数控系统的编程系统都采用彩色显示器与手动数据输入键盘配合，能实现各种数控语言程序和宏程序的编制、输入和编辑，一般具有两维图形模拟功能，可以描述任意位置的零件断面及三个平面试图，使加工操作者对零件的形状及加工状态能很清楚的了解；他们还具有复杂曲面数控加工程序编制功能，能进行几何图形处理，还具有工艺处理能力，可自动确定工艺参数；它们可采用数控语言输入方式，也可采用图形输入方式（如WOP），还可以与CAD系统直接通信。
当代大数控机床的伺服系统趋向于用交流进给伺服驱动与主轴驱动逐步代替直流进给伺服驱动与主轴驱动，其中主轴驱动为实现C轴控制也兼备了主轴伺服驱动功能。在伺服系统中，把微电子技术和计算机技术引入电动机控制，是伺服电动机的位置、速度及电流调剂还都逐步实现了数字化，从而使伺服系统的精度和速度都进一步提高，并可使伺服系统具有一些新的功能，如：前馈控制功能和学习控制功能。
现代数控系统尽量给专业技术人员提供更好的理解和掌握数控系统的用户界面，从而，使他们能较好的利用它们的知识和才能，监测、维修和开发数控系统。
现代数控机床都具有很强的通信功能，可以与其它CNC系统、上位机、编程机及各种外设进行通信，实现数控机床连网和进线的要求。它们除了有RS-232C串行接口外，还有RS-422、DNC等多种通信接口，最新的数控系统采纳了符合ISO的开放系统互连（OSI）参考模型的有关协议进行网络连接（如：MAP/MMS，现场总线等）。
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