數控車床刀架工作原理是在加工的過程中，當端面齒盤上的定位銷拔出後，切削力過大或撞刀時，刀盤會產生微量轉動，圓光柵將傳動轉換成脈衝訊號送給數控系統，正常時用於刀盤上刀具刀位的計數；撞刀時用於產生刀架報警訊號。刀盤的轉動可根據最近找刀原則實現正反向轉動，以達到快速找力的目的。

它屬於四工位刀架，由電動機、蝸輪和蝸桿結構、絲槓和螺母結構、霍爾元件定位系統等組成，正轉時，電動機透過渦輪和蝸桿結構將驅動傳給絲槓，螺母和轉動的刀架是鍵槽聯結，即螺母和轉動的刀架只能做相對上下滑動，而不能相對轉動。

而螺母與電機底座是透過齒面齧合形成定位機構，在這對齧合齒脫開之前，螺母是不能轉動的，也就是轉動的刀架也是不能轉動，剛剛開始，由於絲槓的順時針旋轉，螺母相對於轉動的刀架向上移動。

當齧合齒脫開後，透過銷釘和止推槽的作用，使得絲槓轉動→螺母轉動一刀架轉動→進行換刀，到指定的工位時，透過霍爾元件定位系統將到位訊號傳遞給數控裝置系統，從而停止轉動，透過霍爾元件定位系統和輔助定位銷釘進行位置的定位。

數控裝置控制刀架換刀電動機進行一定延時的反轉訊號，因為止推銷釘的作用，螺母系統和刀架系統不能反轉，因而螺母系統順著絲槓向下移動，直到兩對齧合齒重新齧合為止，這樣完成了整個換刀的過程。