सीएनसी मशीनिंग के लिए डिज़ाइन में निर्माण योग्यता, परिशुद्धता और लागत के व्यापक विचार शामिल हैं, जिनकी मुख्य चुनौतियाँ छह आयामों में हैं:
गहरी गुहाएँ, अंडरकट, पतली दीवारें और वक्र सतहों जैसी जटिल विशेषताओं के लिए उपकरण पहुँच, कटर हस्तक्षेप और क्लैम्पिंग स्थान की सावधानीपूर्ण सत्यापन की आवश्यकता होती है। खराब निर्माण योग्यता वाले डिज़ाइन लागत में वृद्धि, नेतृत्व समय में वृद्धि या यहाँ तक कि अप्रोसेसेबल संरचनाओं का कारण बन सकते हैं।
उच्च परिशुद्धता वाले भागों के लिए आयामी सहिष्णुता, आकृति सहिष्णुता और स्थिति सहिष्णुता (जैसे समकेंद्रिकता, लंबवतता, समतलता) के कड़े नियंत्रण की आवश्यकता होती है। कटिंग बल का विरूपण, मशीनिंग तापीय विरूपण और क्लैम्पिंग त्रुटियाँ सभी अंतिम परिशुद्धता को प्रभावित करती हैं, जिसके लिए व्यापक प्रक्रिया संकल्पना की आवश्यकता होती है।
विभिन्न कार्य-टुकड़ा सामग्रियों के कटिंग प्रदर्शन में काफी अंतर होता है। कठोरित इस्पात, टाइटेनियम मिश्र धातु, सुपर मिश्र धातु और अन्य कठिन-कटाव वाली सामग्रियाँ तेज़ी से उपकरण के क्षरण, खराब सतह की गुणवत्ता और कार्य-टुकड़े के विकृत होने का कारण बनती हैं, जिसके लिए विशेषीकृत उपकरणों, कटिंग पैरामीटरों और शीतलन समाधानों की आवश्यकता होती है।
जटिल भागों के लिए आमतौर पर कई प्रक्रियाओं, कई सेटअप और यहां तक कि कई मशीन उपकरणों की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया मार्ग डिज़ाइन में क्रमिक रूप से रफिंग, फिनिशिंग और ऊष्मा उपचार के क्रम की उचित व्यवस्था करने की आवश्यकता होती है, तथा बार-बार क्लैम्पिंग से उत्पन्न संचयी त्रुटियों को नियंत्रित करना होता है, जो अत्यधिक प्रक्रिया इंजीनियरिंग अनुभव पर निर्भर करता है।
पतली दीवार वाली संरचनाएँ, लंबे और पतले शाफ्ट तथा कम दृढ़ता वाले कार्य-टुकड़े काटने के बल के अधीन लोचदार विकृति के लिए प्रवण होते हैं, जिससे आकार में विचलन, कंपन (वाइब्रेशन) और खराब सतह की गुणवत्ता उत्पन्न होती है। संरचनात्मक दृढ़ता और यांत्रिक उत्पादन की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन और प्रक्रिया का एक साथ अनुकूलन करना आवश्यक है।
5-अक्ष और बहु-कार्य यांत्रिक उत्पादन में जटिल औजार-पथ प्रोग्रामिंग और गति सिमुलेशन शामिल है। इंजीनियरों को स्पिंडल, औजार होल्डर, कार्य-टुकड़ा, फिक्सचर और मशीन टूल के शरीर के बीच टकराव के जोखिम की जाँच करनी होती है, जिसके लिए विशेषज्ञ प्रोग्रामिंग कौशल और सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर का समर्थन आवश्यक होता है।