机床的自动化主要向着两个方面发展，一个方面是在机械结构方面的发展，另一个方面是在控制系统方面的发展。两者之间的相互作用，不断地推进了机床自动化水平，而且由于智能化网络化技术在机床方面的应用，使得机床不但具有
金属加工的功能，还具备了管理方面的能力。
在机械结构方面，早期的自动机床主要是简单的两轴控制的
数控车床和三轴控制的
数控铣床。但是这样的自动机床只能实现简单的加工，稍微复杂的工件就加工不了或者需要将机床停下来，进行手动的换刀，自动化的效果大打折扣，因此，在后来的
数控车床上增加了能够自动换刀的刀塔，在数控
铣床上增加了自动换刀的刀库，为了进一步提高效率缩短辅助时间，在刀库的基础上又增加了机械手，使得换刀的时间大大缩短。现在，刀塔和刀库机械手已经成为数控车床和
加工中心的标准配置，数控车床的刀塔功能也发生了变化，不但可以装夹车刀，还可以配置动力刀头实现
钻孔和
铣削的功能。加工中心的刀库正向着刀库的容量更大，换刀速度更快的方向发展。
有了自动换刀装置的
数控机床，就可以对复杂一些的零件进行连续的自动加工，因此，这是机床向着自动化方向发展的重要一步，但是，这还远远不够，对于更加复杂的零件加工往往还需要进行多次的装夹才能够完成加工。比如有的零件除了车削以外还有铣削工序，工件的一头车削完成以后还要卸下来重新安装一次加工工件的另外一头，因此在车床的基础上又增加了铣轴、第二主轴、Ｙ轴，成为
车削中心机床，使得车床能够加工的范围不断扩大。还有些复杂工件的加工部位分布在工件的多个
平面上，为了减少装夹次数，就在三轴加工中心的基础上增加四轴、五轴进行更加复杂零件的加工，或者增加立卧转换头实现五面加工。
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