数控车床机械手主要由手部和运动机构组成。

手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、机械手配件移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。

运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为数控车床机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是自动化机械手设计的关键参数。自由度越多，自动化机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用自动化数控车床机械手有2-3个自由度。

在设计数控车床机械手的时候，对数控机床机械手的使用功能方面的要求实现冲压上下料机械手预定的使用功能是机械设计的基本的要求，好的使用性能指标是设计的主要目标。另外冲压机械手操作使用方便、工作安全可靠、体积小、重量轻、效率高、外形美观、噪声低等往往也是机械设计时所要求的。

数控车床机械手手臂上面有一段被加工成齿条，与齿轮啮合。当手臂伸缩缸人推动活塞杆作往复运动时。齿轮在固定齿条上滚动，从而带动手臂以二倍于杆的速度作伸缩动作。气缸是手臂摆动缸，它推动齿条作往复运动，使齿轮回转，从而使整个手臂部分左右摆动。手指的上下运动是由手指升降缸推动的，在这里，手指是三个气流负压式吸盘，当吸盘下降紧贴在片料上时，向喷嘴通人压缩空气，吸盘即将片料吸起;切断气源，片料落下。

数控车床上下料机械手对现实工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要的作用。因而具有强大的自动化化能力受到制造业的广泛重视和欢迎。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更现实其优越性，有着广泛的发展前途。