數控機床由程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統、位置反饋系統、機床本體組成。

(1)CNC單元

CNC單元是數控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。

CNC單元接受數字化信息，經過數控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統，伺服系統驅動執行部件作進給運動。其它的還有主運動部件的變速、換向和啟停信號；選擇和交換刀具的刀具指令信號，冷卻、潤滑的啟停、工件和機床部件松開、夾緊、分度臺轉位等輔助指令信號等。

(2)伺服系統

由驅動器、驅動電機組成，并與機床上的執行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統。它的作用是把來自數控裝置的脈沖信號轉換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執行部件都有相應的伺服驅動系統，整個機床的性能主要取決于伺服系統。

(3)位置反饋系統

伺服電動機的轉角位移的反饋、數控機床執行機構(工作臺)的位移反饋。包括光柵、旋轉編碼器、激光測距儀、磁柵等。

反饋裝置把檢測結果轉化為電信號反饋給數控裝置，通過比較，計算實際位置與指令位置之間的偏差，并發出偏差指令控制執行部件的進給運動。

(4)機床的機械部件

對于加工中心類的數控機床，還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件，數控機床機械部件的組成與普通機床相似，但傳動結構要求更為簡單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且其傳動和變速系統更便于實現自動化擴展。