El desarrollo en los últimos años de distintas tecnologías englobadas en el paradigma Industria 4.0 abre la puerta a la monitorización intensiva de las máquinas herramienta. En este trabajo se presenta una plataforma de adquisición y monitorización tanto 2D como 3D del funcionamiento de máquinas-herramienta que busca facilitar la toma de decisiones para la optimización de la producción. Esta plataforma está compuesta por: 1) un sistema de adquisición de datos que procesa la información recopilada por el PLC y el CNC de la máquina y por cualquier otro sensor integrado en la misma, 2) un servidor remoto que guarda los datos recogidos y 3) un conjunto de interfaces 2D y 3D que permiten tanto calcular indicadores claves de rendimiento en tiempo real como analizar un proceso concreto de mecanizado en un entorno virtual 3D mediante Oculus Rift y Oculus Touch para detectar anomalías en el proceso de mecanizado. El funcionamiento de esta plataforma se ha validado en una fresadora de pórtico que realiza el mecanizado de una pieza de fundición de grandes dimensiones. El resultado de este estudio muestra cómo se pueden detectar tres tipos de anomalías en el proceso de mecanizado y cómo el entorno inmersivo 3D facilita que el ingeniero de proceso detecte estas anomalías, en especial en el caso de ingenieros de proceso junior.