數控車床機械手主要由手部和運動機構組成。

手部是用來抓持工件(或工具)的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動(擺動)、機械手配件移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。

運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為數控車床機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是自動化機械手設計的關鍵參數。自由度越多，自動化機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用自動化數控車床機械手有2-3個自由度。

在設計數控車床機械手的時候，對數控機床機械手的使用功能方面的要求實現沖壓上下料機械手預定的使用功能是機械設計的基本的要求，好的使用性能指標是設計的主要目標。另外沖壓機械手操作使用方便、工作安全可靠、體積小、重量輕、效率高、外形美觀、噪聲低等往往也是機械設計時所要求的。

數控車床機械手手臂上面有一段被加工成齒條，與齒輪嚙合。當手臂伸縮缸人推動活塞桿作往復運動時。齒輪在固定齒條上滾動，從而帶動手臂以二倍于桿的速度作伸縮動作。氣缸是手臂擺動缸，它推動齒條作往復運動，使齒輪回轉，從而使整個手臂部分左右擺動。手指的上下運動是由手指升降缸推動的，在這里，手指是三個氣流負壓式吸盤，當吸盤下降緊貼在片料上時，向噴嘴通人壓縮空氣，吸盤即將片料吸起;切斷氣源，片料落下。

數控車床上下料機械手對現實工業生產自動化，推動工業生產的進一步發展起著重要的作用。因而具有強大的自動化化能力受到制造業的廣泛重視和歡迎。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環境條件下進行操作，更現實其優越性，有著廣泛的發展前途。