העיצוב לקליטת עיבוד באמצעות מכונות CNC כולל שיקולים מקיפים של ייצוריות, דיוק ועלות, עם אתגרים מרכזיים בשישה ממדים:
מאפיינים מורכבים כגון חללים עמוקים, תחתונים, קירות דקים ומשטחים מעוגלים דורשים אימות זהיר של הגישה לכלי החריטה, התנגשות של הכלי והשטח הנדרש לקיבוע החלק. עיצובים בעלי ייצוריות נמוכה יובילו לעלייה בעלויות, הארכת זמני משלוח או אפילו למבנים שלא ניתן לעבד.
חלקים בעלי דיוק גבוה דורשים בקרה מחמירה על סיבובים ממדיים, סיבובים צורניים וסיבובים מיקומיים (כגון ריכוזיות, ניצבות, שטיחות). עיוותים הנגרמים על ידי כוחות החיתוך, עיוותים תרמיים בעת העיבוד ושגיאות קיבוע משפיעים על הדיוק הסופי, ולכן נדרשת פיצוי תהליך מקיף.
חומר הפעולה השונה משתנה במידה רבה בביצועי החיתוך. פלדה מותאמת, סגסוגת טיטניום, סגסוגות על-מיוחדות וחומרים אחרים הקשים לעיבוד גורמים לבלאי מהיר של הכלים, איכות משטח נמוכה ועיוות קל של חומר הפעולה, ודורשים כלים מיוחדים, פרמטרי חיתוך ופתרונות קירור מיוחדים.
חלקים מורכבים בדרך כלל דורשים מספר תהליכים, מספר התקנות ואפילו מספר מכונות עיבוד. תכנון מסלול התהליך דורש סידור סביר של הסדר בין חיתוך גס, חיתוך מדויק וטיפול حراري, וכן בקרה על שגיאות מצטברות הנובעות ממספר התקנות, מה שדורש כישורים ניכרים בהנדסת תהליכים.
מבנים דקים, צירים רזים וחלקי עבודה בעלי קשיחות נמוכה נוטים לעוות אלסטי תחת כוח החיתוך, מה שגורם לסטייה בממדים, לרטט ולאיכות משטח לקויה. יש לשלב אופטימיזציה של העיצוב והתהליך כדי להבטיח קשיחות מבנית ויציבות בעיבוד.
עיבוד חמשה צירים ועיבוד רב-משימות מערב תכנות מסובך של נתיב הכלי וסימולציה של התנועה. המהנדסים חייבים לבדוק את סיכונים ההתנגשות בין הציר, מחזיק הכלים, חלק העבודה, התחבושת וגוף מכונת העיבוד, מה שדורש כישורים מקצועיים בתכנות ותמיכה בתוכנות סימולציה.