數控加工中心從總體來看主要由以下幾大部分組成。
1.基礎部件。它是加工中心的基礎結構，由床身、立柱和工作臺等組成，它們主要承受加工中心的靜載荷以及在加工時產生的切削負載，因此必須要有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結構件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。
2.主軸部件。由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變速等動作均由數控系統控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。是加工中心的關鍵部件，它決定加工中心的加工精度及穩定性。
3.數控系統。加工中心的數控部分是由CNC裝置，可編程控制器PLC、伺服驅動裝置以及操作面板等組成。
4.自動換刀系統。由刀庫、機械手 驅動機構等部件組成。當需要換刀時，數控系統發出指令，由機械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內取出裝入主軸孔中。它解決工件一次裝夾后多工序連續加工中，工序與工序之間的刀具自動儲存、選擇、搬運和交換的任務。
刀庫（刀盤）是存放加工過程中所使用的全部刀具的裝置。刀庫有盤式、鏈式等，容量從幾把到幾百把。
刀臂的結構根據刀庫與主軸的相對位置和結構的不同也有多種形式如：單臂式、雙臂式等。有的加工中心不用刀臂而直接用主軸箱或刀庫的移動來實現換刀。
5.輔助裝置。包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓、氣動和檢測系統等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心中不對缺少的部分。
6.APC自動托盤交換系統。有的加工中心為了實現進一部的無人化或進一步縮短非加工時間，采用多個自動交換工作臺方式儲備工件，一個工件安裝在工作臺上進行加工的同時，另外一個或幾個工作臺還可以裝卸別的零件，當完成一個工作臺上的零件的加工后，便自動交換工作臺，進行新零件的加工，這樣可以減少輔助時間，提高加工效率。
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