由於數控機床加工狀態的瞬時多變情況複雜，通常很難對結構剛度進行精確的理論計算。設計者只能對部分構件(如軸、絲槓等)用計算方法計算其剛度，而對床身、立柱、工作臺和箱體等零件的彎曲和扭轉變形，接合面的接觸變形等，只能將其簡化後進行近似計算，其計算結果往往與實際相差很大，故只能作為定性分析的參考。近年來，雖然在機床結構設計中採用有限元法進行分析計算，但是一般來講，在設計時仍需要對模型、實物或類似的樣機進行試驗、分析和對比以確定合理的結構方案，儘管如此，遵循下列原則和措施，仍可以合理地提高機床的結構剛度。
(1)正確選擇截面的形狀和尺寸
構件在承受彎曲和扭轉載荷後，其變形大小取決於斷面的抗彎和扭轉慣性矩，抗彎和扭轉慣性矩大的其剛度就高。形狀相同的斷面，當保持相同的截面積時，應減小壁厚、加大截面的輪廓尺寸，圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度則比方形截面的小;封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多;壁上開孔將使剛度下降，在孔周加上凸緣可使抗彎剛度得到恢復。
(2)合理選擇及佈置隔板和筋條
合理佈置支承件的隔板和筋條，可提高構件的靜、動剛度。幾種立柱的結構，在內部佈置有縱、橫和對角筋板，對它們進行靜、動剛度試驗的結果。對一些薄壁構件，為減小壁面的翹曲和構件截面的畸變，其中以蜂窩狀加強筋較好。它除了能提高構件剛度外，還能減小鑄造時的收縮應力。
(3)提高構件的區域性剛度
數控機床的導軌和支承件的聯接部件，往往是區域性剛度最弱的部分，但是聯接方式對區域性剛度的影響很大。給出了導軌和床身聯接的幾種形式，如果導軌的尺寸較寬時，應用雙壁聯接型式，導軌較窄時，可用單壁或加厚的單壁聯接，或者在單壁上增加垂直筋條以提高區域性剛度。
(4)選用焊接結構的構件
數控機床的床身、立柱等支承件，採用鋼板和型鋼焊接而成，具有減小質量提高剛度的顯著優點。鋼的彈性模量約為鑄鐵的'兩倍，在形狀和輪廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件與鑄件的剛度相同，則焊接件的壁厚只需鑄件的一半;如果要求區域性剛度相同，則因區域性剛度與壁厚的三次方成正比，所以焊接件的壁厚只需鑄件壁厚的80%左右。此外，無論是剛度相同以減輕質量，或者質量相同以提高剛度，都可以提高構件的諧振頻率，使共振不易發生。用鋼板焊接有可能將構件做成全封閉的箱形結構，從而有利於提高構件的剛度。