Der Werkzeugmaschinenbau umfasst die Konstruktion, den Bau und die Konstruktion von Werkzeugmaschinen, die für eine Vielzahl von industriellen Zwecken verwendet werden. Zu den in der heutigen Industrie üblicherweise verwendeten Werkzeugmaschinen gehören Drehmaschinen, Bohrmaschinen und Fräsmaschinen sowie Transfer-, Schleif- und Honmaschinen. Bei jeder Werkzeugmaschinenkonstruktion muss die Belastung der Maschine, der Benutzer der Werkzeugmaschine und die Belastungen der Schlüsselkomponenten sowie der Leistungsbedarf und der automatisierte Funktionsumfang berücksichtigt werden.
Der Werkzeugmaschinenkonstrukteur muss sich auf mehrere Schlüsselaspekte der verschiedenen Arten von Werkzeugmaschinen konzentrieren. Die erste davon ist der Rahmen oder das Chassis, auf dem das Werkzeug aufgebaut ist. Es kann ein gegossener, gefertigter oder konstruierter Rahmen sein, der alle Motoren, Tische und Steuerungen aufnimmt, die das Werkzeug benötigt. Oft werden diese Rahmen aus Stahl oder Gusseisen hergestellt, aber eine moderne Werkzeugmaschinenkonstruktion kann auch einen Verbundkunststoffrahmen verwenden. Die Hauptfunktion des Rahmens besteht darin, dass er den Auswirkungen von langfristigen Vibrationen, Hitze und Geräuschen standhalten und diese dämpfen muss, um das Werkzeug effektiver und zuverlässiger zu machen.
Andere Komponenten, die häufig in einer Werkzeugmaschinenkonstruktion enthalten sind, sind Schlitten und Schienen, die Führungen sind, die die Bewegung von Tischen und Spindeln ermöglichen. Dafür gibt es zwei Hauptformen. Die Kastenrutsche oder Schiene ist der Standard und am einfachsten zu bauen, mit guter Dämpfungsfähigkeit und Stoßfestigkeit, obwohl sie oft schwer zu reparieren und zu ersetzen ist. Das Rollenbahn-Design beinhaltet ein Lager zwischen der Schiene und der Schiene, wodurch es vielseitiger und einfacher zu positionieren ist. Rollenbahnkonstruktionen benötigen jedoch mehr Stellfläche und sind aufgrund ihrer erhöhten Komplexität in der Regel teurer in der Herstellung.
Elektromotoren im Werkzeugmaschinenbau gibt es in drei Varianten. Spindelmotoren sind am gebräuchlichsten und werden von der Welle angetrieben. Vorschubmotoren versorgen Schlitten, die Arbeitstische bewegen, mit Strom und werden oft als Servomotoren bezeichnet. Linearmotoren ermöglichen eine Bewegung in einer linearen Richtung über einen mit dem Schlitten verbundenen Rotor und sind normalerweise klein und leicht.
Eine Werkzeugmaschinenkonstruktion muss auch über Steuerungen verfügen, die manuell sein können oder auf verschiedenen Mikroprozessoren basieren, wie beispielsweise die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Die Software, die mit der SPS zusammenarbeitet, erzeugt ein Werkzeugmaschinenteil unter Verwendung von computergestützten Fertigungsprogrammen (CAM) und computergestützter numerischer Steuerung (CNC)-Software, um CAM auszuführen und das Werkzeug auszuführen. Diese Software steuert abnehmbare Werkzeuge und Bits aus gehärtetem Hartmetall, die den Schwerpunkt der Werkzeugmaschinenkonstruktion bilden.
Der Werkzeugmaschinenmarkt wird voraussichtlich weiter wachsen, was einen ständigen Bedarf an Absolventen des Werkzeugmaschinenbaus schürt. Schätzungen gehen davon aus, dass es sich im Jahr 2015 um eine globale Industrie im Wert von 80.7 Milliarden US-Dollar (USD) handeln wird, die Länder in ganz Europa und Asien in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Windkraft und Automobilindustrie beliefert. Der nordamerikanische Markt gilt als ausgereift, während alternde Werkzeugmaschinen zum Trennen, Schleifen, Honen sowie Dreh-, Fräsmaschinen und mehr durch neuere Modelle ersetzt werden, die anderswo stark nachgefragt werden.