由于数控机床采用了计算机控制技术，机械结构与普通机床相比大为简化，机械系统出现故障的机会大为减少，数控车床常见的机械故障主要有以下几类：
1、进给传动链故障：由于数控机床的导轨普遍采用了滚动摩擦副，所以进给传动链故障主要是由运动质量下降造成的，如机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、机械爬行、轴承噪声变大(一般在撞车后出现)等，这部分故障可以通过调节各运动副预紧力，调整松动环节，提高运动精度以及调整补偿环节等方法进行解决。
2、主轴部件故障：由于使用可调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的是刀柄自动拉紧装置、自动调速装置等。
3、自动换刀装置(ATC)故障：具有自动换刀装置的加工中心机床50%以上的故障与自动换刀装置有关，主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。故障严重时，造成换刀动作卡住、机床被迫停止工作。
4、用于检测各轴运动位置的行程开关压合故障：在数控机床上，为了保证自动化工作的可靠性，采用了大量检测运动位置的行程开关。机床经过长期运行，运动部件运动特性发生变化，行程开关压合装置的可靠性及行程开关本身品质特性的改变对整机的故障产生及故障排除带来较大影响。
5、配套附件的故障：数控机床上冷却装置、排屑器、导轨防护罩、冷却液防护罩、主轴冷却恒温油箱、液压油箱等的可靠性不高，也会造成故障而影响正常运行。
