数控机床将加工过程中所需的各种操作及工件的形状尺寸用程序表示，再由数控装置对输入的信息进行处理和运算，然后有数控装置按照零件加工程序的要求控制机床伺服驱动系统，实现刀具与工件的相对运动，完成零件加工。这个过程中的上下料加工方式就需要用到上下料机械手。
数控机床上下料机械手为了满足数控机床的高自动化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，它的机械结构具有以下特点：
1.高刚度和高抗震性。要提高数控机床的静刚度和固有频率，改进数控机床结构的阻尼特性，是提高数控机床的动刚度和抗震性的有效方法。
2.减小数控机床热变形。为了减小热变形常采取以下措施：采用热对称结构及热平衡措施；对于发热部件要采取散热、风冷、液冷等控制温升；对切削部位采取强冷措施；专门采用热位移补偿，就是预测热变形规律建立教学模型存入计算机，进行实时补偿。
3.采用滚动导轨、静压导轨、滚珠丝杠、塑料滑动导轨等高效率、无间隙、低摩擦传动。
4.简化的机械传动结构。采用高性能、宽调速范围的交直流主轴电动机和伺服电动机，使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化，提高传动精度和可靠性。