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数控系统是数控机床装备的核心关键部件，可用于数控机床的生产，也可以对原有的数控机床或非数控机床进行系统升级、改造，其具体的应用市场包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等。航空航天、船舶制造、大型电站设备、冶金设备、汽车制造等都是我国机床业的下游产业，都离不开高档机床，因而也为数控系统的发展提供了广阔的空间。进入21世纪以来，我国国民经济持续稳定发展，也带动了数控技术的发展，近几年来，在引进消化国外数控技术的基础上，我国已生产出自主知识产权的数控系统和数控机床。国产经济型数控系统由于顺应了大多数国内用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，加上价格优势得到了广大用户的认同，已形成规模优势，国产数控系统企业已占领了我国经济型数控系统95%以上的市场份额；在中型数控系统领域，国产数控系统的功能性已达到国外同类产品水平，价格和服务方面还有较大的优势，市场占有率不断提高。
未来若干年内，我国数控机床市场需求量将继续以年均10%～15%的速度增长，市场潜力巨大。随着中国制造业升级，中国现有普通机床也亟须改造升级，因此，数控系统行业市场空间广阔，具备进一步发展的巨大潜力。
“十二五”期间，随着国民经济快速的发展，汽车、船舶、工程机械、航天航空等行业将为我国机床行业提供巨大的需求，产品结构也逐渐向中、高档转化，其中高档数控系统所占比重将提升至10%左右，中档数控系统所占比重提升至50%左右。而根据国家科技重大专项之一《高档数控机床与基础制造装备》要求，到2020年，国产中、高档数控机床用的国产数控系统市场占有率达到60%以上；高档数控系统市场占有率将从现在的1%提高到20%。目前市场中高端市场主要被西门子、发那科等国外品牌占据，国内中高端数控系统市场有12万台的替代空间，未来行业空间巨大。
为了推动国产数控系统的应用示范和产业化，04科技重大专项立项支持了一批航空航天、汽车、发电装备和船舶制造企业应用国产数控机床和数控系统。华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精所研制的高档型数控系统与10多类600多台高速、精密、五轴联动高档数控机床实现了配套。国产高档数控系统已在沈飞、成飞、航天8院、东汽等航空航天、汽车、发电装备制造重点企业批量应用。
航空企业是高端数控装备的聚集地，目前使用的数控系统基本上被国外品牌垄断，在功能和性能上受到国外封锁限制，且存在国家安全隐患，设备使用和维护都非常被动。
航空工业所涉及的范围越来越大，产品越来越多，其主要产品分为军用飞机、民用飞机、机载设备、非航空设备四大类，其重点是前两类。飞机制造所需要的数控机床主要用于加工发动机、机身（含机头、机翼、尾翼等）、机载设备（控制仪表、救生、通信、战术导弹等设备）。飞机发动机的加工方式以高精度数控机床为主，如加工箱体的四轴以上联动卧式加工中心和立式加工中心、加工叶片的五轴联动加工中心、加工主轴用数控车床、高精度数控磨床等。飞机机身零部件加工采用数控龙门式机床为主，如数控龙门镗铣床、数控龙门加工中心、数控落地铣镗床、数控五轴联动龙门加工中心等。机载设备加工主要采用规格较小的高精度、高速数控机床，如中小型高精度立式加工中心、高精度数控车床、数控磨床等。
航空制造领域作为技术高度密集的行业之一，航空产品零部件形状结构复杂、材料多种多样、加工精度要求严格。航空产品零件制造的复杂性主要体现在以下几个方面：①通常带有复杂的理论外形曲面、纵横交错的加强筋结构、厚度较小的薄壁结构等，不仅形状复杂，而且孔、空穴、沟槽、加强筋等多，工艺刚性较差。②现代飞机具有长寿命、高可靠性要求，这使零件表面的质量控制要求更为严格，零件的尺寸精度和表面质量要求越来越高。③为了提高零件强度和工作可靠性，主要采用整体毛坯件和整体薄壁结构，结构复杂、材料去除量大、精度及表面质量要求高，加工周期较长。④零件的材料多为高强钢、铝合金、钛合金、高温合金和复合材料等难加工材料。
航空航天产品的关键零部件的复杂性特点，对数控机床不断提出新的要求。
（1）对高速、高效数控机床的需求
对于薄壁零件，由于具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，已在航空零部件中得到广泛的应用，但薄壁零件由于刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。使用高速数控切削设备可以大大改善这种状况，因为切削力随着切削速度的提高而下降；切削产生的热量绝大部分被切屑带走；在高速切削范围内机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围，并且可以尽量减少加工中的径向切削力和热变形。以上特点有利于减小工件变形，改善薄壁零件的加工精度和表面质量。
对于飞机结构件，也是应用高速加工的主要领域，特别是在铝合金结构件、复合材料构件的切削中应用广泛。这类零件通常采用“整体制造法”，即在大块毛坯上去除余量，形成薄壁、细筋结构的零件，需要去除大量金属材料，导致切削时间占用零件总生产时间比例很大，整加工周期较长，最终零件成品的重量只有毛坯的10%～20%，其余的80%～90%材料都成了切屑。使用高速高效数控设备可以实现这些零件的切削加工过程对于高效、准确加工的迫切需求。
对于镍基高温合金、钛合金以及高强度结构钢等被现代航空产品大量采用的难加工材料，由于这些材料强度大、硬度高，耐冲击、加工中容易硬化，切削温度高、刀具磨损严重，只有采用高速切削技术，才可以有效地减少刀具磨损，大幅度提高生产率并提高零件的表面质量。
在航空零部件加工中，高速切削正在被大量应用，目前，高速加工的切削速度为常规切削的5～10倍，航空零件切削加工现场配备的高速铣削设备主轴转速已经达到24000r/min。高速切削，首先是高的速度，即高的主轴转速，另一方面，又应有高的进给速度，为了提高效率，机床还要具有快速移动、快速换刀、高的主轴加速度和进给加速度，高速切削加工技术对数控机床的结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统都提出了较高的要求。数控机床厂家在保证加工精度的前提下，提高机床切削速度是适应航空零件加工的一个方向。
（2）对多功能的多轴数控加工中心的需求
随着飞机产品飞行性能的提高，对现代航空零件加工精度的要求也逐步严格，复杂形状表面的精度误差从早期的±（0.15～0.3）mm已经提高到±（0.08～0.12）mm，表面粗糙度从 Ra 6.4～1.6提高到 Ra 1.6～0.8。对于以机翼梁、机身框、翼肋及壁板为典型代表的飞机机体结构件，以及以机匣、整体叶盘、叶片以及轴、盘为典型代表的航空发动机零件，既要保证零件的表面质量，又要保证加工的位置精度和形状精度，这些零件，一般都要求一次装卡，一次定位加工成型，只有多轴联动的加工中心才能满足上述要求。对于航空零部件，五轴联动的数控铣床以及具有5坐标联动控制、转台结构的数控机床等复合设备的需求增加。
在沈飞、成飞、西飞、洪都航空、航天八院、航天三院、核九院、黎阳发动机等航空航天、发电设备制造企业开始批量示范应用国产数控系统，实现了国产高档数控系统在航空航天等国防军工领域应用“零的突破”。
2012年，华中数控和沈阳高精为沈阳飞机工业（集团）有限公司改造了一台已经连续使用14年的辛辛那提LANCE2000加工中心，更换了机床原有的数控装置、伺服驱动和伺服电机、主轴驱动和主轴电机；对电气控制柜进行了元器件更新和优化布线；解决了国产数控系统与机床原光栅尺的信号接口问题，实现了全闭环控制。改造完成后，机床的定位精度达到5μm。经过近一年的生产验证，数控系统完全能满足使用要求。这是我国航空制造主机厂结构件加工中首次采用国产高档数控系统。在第一台机床改造成功实施的基础上，华中数控为沈飞10多台设备进行数控改造，包括五轴龙门、立式加工中心、车削中心等，这是国产高档数控系统在航空企业应用的良好开端。
上海航天设备制造总厂在04专项“国产高档数控机床与数控系统在航天复杂结构件加工中的示范应用”课题的实施过程中，应用大连机床厂配套华中8型数控系统的DLM16/DLM20精密车削中心、DLH20高速车削中心、VDBS65高速立式加工中心等4台高档数控机床加工航天复杂结构件。通过各方的共同努力，解决了主轴C/S切换、动力头刚性攻螺纹、华中HSV-180U总线式驱动器适配西门子电主轴/伺服电机/直线电机、车间网络接入功能等技术难题，取得良好的应用效果，国产高档数控系统完全能够满足航天领域的复杂结构件加工，上海航天设备制造总厂将在二期示范应用工程中对国产五轴高档数控系统进行示范应用。
沈阳高精开发了以高性能为特色的“蓝天数控”系列化产品，形成了以“蓝天数控”LT-GJ400系列产品为代表的总线式全数字高档数控系统，通过对高档数控系统进行裁减，形成了面向加工中心、全功能数控车床的标准型数控系统GJ300系列。产品与中航工业沈飞集团、中航工业沈阳黎明航发集团等主机厂和最终用户进行了配套，进行了应用与示范，实现了叶轮、机匣等复杂曲面零件的高效加工。
大连光洋依托其具有生产高档数控机床的优势，将高档数控系统应用于其生产的高档数控机床上，并在示范应用工程中得到成功应用。大连光洋先后与哈尔滨东安发动机、贵州黎阳航空发动机、湖南株洲南方动力等企业签订合同，进一步扩大专项成果在航空中的应用示范。
广州数控开发的高档数控系统成果27i、25i已经实现批量销售，在上海航天八院搅拌摩擦焊成功应用。大连光洋为中国航天科工集团研制的我国首条航天核心产品生产线顺利完工，包括22台精密五轴数控机床在内的新产品即将运往北京。新产品由大连光洋自主研发设计，性价比更高、可靠性更强。其中，伺服系统、电机等关键部件成功打破国外垄断。
华中数控与大连机床集团合作，研制的高档数控机床被上海航天技术研究院选用，成功用于批量加工航天卫星零件，实现了国产高档数控系统在航天领域的突破。
我国造船海洋产业的目标是通过系统整合从造船海洋“大国”转变到造船海洋“强国”、海洋装置国际市场占有率超过20%、船舶配件国产化率超过80%等。2015年出台“中国制造2025”重点领域技术路线图，海洋工程装备和高技术船舶被纳入十大重点发展领域，国内船舶制造的领先者也将会进一步完善创新研发体系和机制，以自主创新推进产业结构调整和发展方式转变，推动船舶产业的发展。
大型船舶的关键加工件集中在大功率柴油机的机座、机架、气缸体、缸盖、活塞杆、十字头、连杆、曲轴，以及减速箱传动轴、舵轴和推进器（螺旋桨）等，关键加工件材质为特种合金钢，一般为小批加工，要求加工成品率100%。关键加工件具有重量大、形状复杂、精度高、加工难度大等特点。因此，大型船舶关键件加工一般要求具有大功率、大扭矩、高可靠性以及多轴的重型、超重型数控机床和专用加工机床，其中重型、超重型曲轴和大型螺旋桨加工具有典型性，需要超重型数控专门机床。
用于加工船用螺旋桨的多轴联动数控机床是船舶制造领域的高档关键设备，国外一直对国内严加封锁和控制。目前，国内用于大型船用螺旋桨数控加工的机床很少，并且无法实现车铣复合加工。
华中数控与武汉重型机床集团和镇江推进器厂合作，承担国家863项目，生产用于加工8m船用螺旋桨的七轴五联动立式车铣复合加工中心CKX5680。该机床最大加工直径达到8m，最大加工高度2m，承重100t，具有七轴控制，五轴联动车、铣复合加工、在线测量等功能，可实现工作台自动精确分度，能一次装卡完成螺旋桨数控五轴联动数控加工，达到当代国际先进水平，打破了国外技术封锁，填补了国内空白。目前，该机床已经在镇江推进器厂投入使用。
2009年东方汽轮机有限公司联合北京胜为弘技、华中数控共同开发研制具有完全自主知识产权的大型叶片九轴六联动数控砂带磨床，解决以汽轮机叶片为代表的复杂曲面磨削抛光的技术难题，经过四年多的生产运行，加工多种型号叶片共8000多片，所加工的叶片完全满足核电叶片加工工艺要求。目前共有10台6坐标联动数控砂带磨床在东汽现场使用。该机床2011年5月14日通过了由中国机械工业联合会组织的鉴定，鉴定意见认为：在砂带磨床、数控系统、加工工艺及编程软件具有自主知识产权，总体技术达到同类产品的国际先进。
近年来，智能手机金属化外壳加工制造成为3C制造业高速增长的先锋，带动了相关加工设备和产业爆发式的增长，这些需求带动了高速高精加工技术的发展。高速钻攻中心是加工手机金属外壳的核心装备。据统计，2014年珠三角地区装机量超过10万台，其中东莞就占了60%，而且仍以每年20%的速度高速增长。
但是，一直以来在3C领域以高速钻攻中心为代表的制造设备上，数控系统全部被国外数控系统品牌垄断，价格高，维护成本居高不下，严重制约了3C行业生产效率的提升，打破3C制造依赖进口局面已成当务之急。近年来国产数控系统和装备在高速加工技术上取得了很大的突破，在数控专项课题的支持下，国内数控系统研发和应用企业以西门子、发那科等国外先进数控系统为对标产品，自主研发高档型、中档型数控系统，攻克了开放式平台技术、现场总线技术、高速高精、多轴多通道、同步控制和可靠性等一批核心关键技术，实现了数控系统的跨越式发展。
华中数控针对3C行业需求，在华中8型数控系统基础上推出了高速钻攻中心用数控系统HNC-818AM，同时配合华中数控最新研发的LDD伺服电机，加减速性能提高了1.5倍，最高转速达到4500r/min，加工效率大大提高，在满足加工质量的前提下，加工效率提高了20%。截至2016年年初，已经在珠三角、长三角地区批量配套累计7000台。
华中数控与劲胜精密机械公司合作建设配置华中数控机器人的智能制造示范车间。该项目利用自主知识产权的国产数控系统配套国产高速钻攻中心机床装备，与国产工业机器人配套。智能设备层由180台创世纪高速钻攻中心（配置华中8型高速钻攻中心数控系统），72台华数机器人，25台RGV和15台AGV小车构成，集成华中数控云服务平台，组成完整的移动终端配件智能制造典范工厂。
此外，沈阳机床的i5M1系列智能钻攻中心也是国内具有代表性的产品。
模具作为装备制造业的基础，被称为“工业之母”，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件、绝大部分塑料制品均由模具加工成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用十分广泛。
近年来，我国模具市场飞速发展。2015年1～10月累计中国模具产量1260.92万套，行业总产值突破2万亿元。模具市场的增长，一是由于我国汽车、铁路机车、航空航天、军工行业高速发展，为使产能匹配迅速提高的市场需求，行业企业大量将非核心配件外包，与此同时，全球一体化也使跨国工业制造企业将部分设计制造、采购、销售和售后服务环节转移至中国，带动了一批高端、高精密模具供应商；二是市场竞争和自主研发提升了国内模具厂商水平，全球订单增多，模具出口金额呈现大幅上升的趋势。如图3-1所示。
图3-1 2006～2014年全国模具产量及其增年度统计图
五轴联动等多轴联动数控机床是高技术含量、高精密度、适用于加工具有复杂曲面、高精度要求的模具。因此，随着行业发展对模具要求的提高，对五轴等高端数控机床的需求将会增加。应用五轴数控系统，可以对普通的三轴机床难以加工的复杂模具进行加工，加工带有复杂曲面或深腔的模具时，可以取得最佳切削状态，通过在机床加工区域内的任意位置改变刀具轴的设置角度，实现加工不同的几何形状。对直纹面类模具的加工，可采用侧铣式一刀成型，加工质量好，效率高。而对于型腔为复杂的空间曲面及沟槽或者具有深孔腔的模具，数控机床的多轴联动具有良好的深孔腔综合切削能力，满足三维曲面的高精度、高速度、高稳定性加工要求，多轴联动数控机床的需求也将增大。
另一方面，具有复合加工性能的数控机床在模具加工中起到越来越重要的作用，发展前景广阔。具有复合加工性能的数控机床适应了模具的加工需求，在一台数控机床上能完成从粗加工到精加工的所有加工，同时将数控铣与激光三维加工复合在一起、将金切与电加工复合在一起以及将电火花与激光复合在一起的复合数控加工机床，能将机械加工与电、化学、高能波束等不同原理加工方法进行复合，不仅能快速生产，而且能满足模具需求方的个性化定制。
同时，随着并行工程和反向工程等先进技术在模具加工方面应用的不断发展，模具加工对数控机床提出了数字传递转化、高精度、高效率、自动化等方面的要求。
中国汽车行业已经成为机床产业的消费主体，其消费量约占总量的70%。作为数控机床行业的第一大客户，汽车产业的发展必将给数控系统及数控机床产业带来更好的前景。
目前国内已发展了一批满足汽车零部件生产需要的数控机床，如五轴联动加工中心、全功能数控车床和车削中心、数控铣镗床、数控高速磨床、各种高速立卧式加工中心、多轴数控的齿轮加工机床以及汽车零部件加工的高效专用机床，如车车拉机床、曲轴高速外铣机床等。数控机床在汽车工业中主要用于发动机、变速箱、底盘、零部件及模具制造。
缸体是发动机中最大的单独式部件，需承受各有关零部件的重量，也是将热能转化为机械能的重要零件之一。2009～2015年，国内缸体总产量由75万吨上升至91万吨，预计后续国内缸体市场将依然保持目前的发展趋势。对于发动机缸体、缸盖及变速箱壳体等箱体类零件制造高速加工中心的主轴转速已提高到10000～15000r/min，甚至更高；快速进给速度已达到60～100m/min，且快速进给加减速度提高到（1～1.5） g ；换刀时间1.0～1.5s。其他设备还有一些专用机床，如珩磨机、精镗机床、精铣机床。
凸轮轴主要负责进、排气门的开启和关闭。现在大多数量产车发动机采用顶置式凸轮轴。按照凸轮轴的数量，可以分为单顶置凸轮和双顶置凸轮两种，而双顶置凸轮轴为目前的主流配置，平均每台发动机安装两根凸轮轴，根据这样的配套关系简单测算每年配套市场的发动机凸轮轴需求：2015年国内汽车产量达到2450万辆，OEM市场对凸轮轴的需求量约为4900万套。除了OEM市场外，目前近2亿辆的汽车保有量组成的后装市场对于凸轮轴也有巨大的需求。预计随着整车销量和保有量的增长，凸轮轴的市场需求将维持稳定增长的态势。发动机凸轮轴生产线需要的主要生产设备有数控车床等。
汽车齿轮加工需要的设备有数控滚齿机、数控插齿机、数控珩齿机、数控磨齿机等。在汽车底盘及零部件的制造中，需要的设备与发动机、变速箱需要的设备种类近似，只是数量更多，规格更多。
轨道交通装备主要包括电力机车、内燃机车、动车组、铁道客车、铁道货车、城轨车辆、机车车辆关键部件轨道等系统。在高速列车的车体和机车的制造中，需要大量高档数控机床用于电动机车和内燃机的制造，以及转向架、制动系统等的加工。应用的数控机床包括各种大中型立式和卧式加工中心、数控铣镗床、数控立式车床、数控磨床及数控专用机床等。高速动车组的车轮系统的加工多采用以数控立式车床组成的自动线；车轴加工多采用由数控卧式车床和上下料机构组成的自动生产线。
按照世界各国目前公布的规划，预计到2024年，全球高铁总里程可达4.2万公里，2020年前，海外高铁投资合计将超过8000亿美元，其中欧美发达国家的投资额为1650亿美元，带动其他产业创造的市场规模将达7万亿美元，中国高铁将迎来前所未有的出口机遇。中国轨道交通正处快速发展期，结合PPP模式的推广，未来依然有望维持较高景气度。轨道交通行业的发展将进一步扩大带来对数控机床的需求的增长。