Для того, чтобы лучше понять принцип работы станка с ЧПУ, сначала рассмотрим логическую структурную  схему универсального токарно-винторезного станка модели 16К20.

Для получения детали на станке необходимо совершать два движения: главное движение - вращения шпинделя и движение подачи - перемещение резца. Главное движение осуществляет главный привод, движение подачи – привод  подачи. Источником движения в главном приводе является электродвигатель, в приводе подачи - шпиндель. Для передачи движения в главном приводе используется коробка скоростей, в приводе подачи – коробка подач. Также необходим еще фартук для преобразования вращательного движения в поступательное движение суппорта.

На универсальном станке токарь вручную  управляет перемещением исполнительных органов станка: шпинделем и суппортом. Для этого он с помощью рукояток задаёт различные частоты вращения шпинделя и скорости движения подач суппорта.

На станке с ЧПУ управление циклом обработки осуществляет устройство ЧПУ по управляющей программе, разработанной по чертежу детали. Управляющая программа вводится в устройство ЧПУ станка, которое управляет его приводами.

В процессе обработки изменение частоты вращения шпинделя и скорости движения подачи суппорта осуществляется автоматически без участия оператора. Для этого в программе кроме геометрической информации существует технологическая информация, содержащая данные о режиме резания, основных и вспомогательных инструментах, стандартных циклах обработки.