כציוד ליבה להשגת הסרה ויצירת חומר-בדיוק גבוה, הביצועים הכוללים וחיי השירות של מכונת עיבוד תלויים במידה רבה בחומרי המבנה העיקריים שבהם נעשה שימוש. חומרים לא רק קובעים את הקשיחות הסטטית והדינמית של כלי המכונה, היציבות התרמית ועמידות הרטט, אלא גם משפיעים ישירות על השמירה על דיוק העיבוד והאמינות -לטווח ארוך. לכן, הבחירה והתאמת הביצועים של חומרים עבור רכיבים מרכזיים של מכונת העיבוד מהווים סוגיות טכניות חשובות בתהליך התכנון והייצור.
רכיבי עומס בסיסיים- כגון המיטה, העמוד והקורה הצולבת עשויים בדרך כלל מברזל יצוק או גרניט בעל חוזק- גבוה. ברזל יצוק אפור, בשל מאפייני השיכוך המצוינים שלו ויכולת העיבוד של היציקה, יכול לספוג ביעילות רעידות במהלך תהליך החיתוך, ולשפר את יציבות העיבוד; מבנה הגרפיט הפתיתים הפנימי שלו יכול לחסום עומסי פגיעה ולעכב את התפשטות סדקי העייפות. כמה דגמים בעלי דיוק- גבוה משתמשים בברזל יצוק של Meehanite או ברזל רקיע, עם שיפורים נוספים בחוזק ועמידות בפני שחיקה באמצעות הרכב הסגסוגת ואופטימיזציה של טיפול בחום. גרניט, בשל מקדם ההתפשטות התרמית הנמוך במיוחד ויציבות הממדים המצוינת שלו, משמש במרכזי עיבוד מדויקים במיוחד או בציוד מדידת קואורדינטות הרגיש מאוד לסחף טמפרטורה, שומר על דיוק גיאומטרי ברמת מיקרון- מחוץ לסביבות-טמפרטורות קבועות.
מסלולים ומגלשות עשויים ברובם מפלדת סגסוגת- באיכות גבוהה עם טיפול התקשות פני השטח. חומרים בשימוש נפוץ כוללים פלדה קרבורית ומרווה או פלדה ניטרידית. חומרים אלו משלבים קשיות משטח גבוהה עם קשיחות הליבה, התנגדות לבלאי ועיוות פלסטי של משטח המסלול ומבטיחים את הישר וקשיחות המגע של החלקים הנעים במהלך-שימוש ארוך טווח. עבור דגמי עומס-גבוהים, קל-משמשים גם סגסוגות אלומיניום וחומרים מרוכבים להפחתת המסה הנעה, אך נחוצים צלעות חיזוק ומבני תמיכה בקשיחות- גבוהה כדי לפצות על קשיחות לא מספקת.
הדרישות לחומרים במכלול הציר מחמירות במיוחד, לעתים קרובות משתמשים בפלדת סגסוגת חוזק- גבוה או בדרגות פלדה מיוחדות. ליבת הציר עשויה ברובה מפלדת סגסוגת מוליבדן-כרום או פלדה קרבורית, מחוסמת ומרווה על פני השטח בתדירות גבוהה- כדי להשיג חוזק עייפות גבוה ועמידות בפני שחיקה. כדי להסתגל לכוח הצנטריפוגלי ולעומס התרמי במהלך-סיבוב מהיר, כמה צירים-גבוהים משתמשים בנירוסטה או בסגסוגת טיטניום חוזק- גבוה כדי להפחית מסה ולשפר את עמידות בפני קורוזיה. בתי מיסבים ושרוולים עשויים מברזל יצוק מחוסן או שרוולי פלדה טעונים מראש כדי להבטיח דיוק של הרכבת המיסבים וקשיחות התמיכה.
רכיבי תמסורת כגון ברגי עופרת, מתלים וגלגלי שיניים עשויים בדרך כלל מפלדת מסגסוגת כרום-מוליבדן או פלדה מקורבורת, ועוברים השחזה מדויקת והקשחת פני השטח כדי להבטיח דיוק שידור ואורך חיים בלאי. ברגים כדוריים, בשל הצורך שלהם לעמוד בעומסים חוזרים ונשנים ותנועה במהירות-גבוהה, דורשים חומרים בעלי יציבות מימדית טובה ועמידות בפני עייפות כדי למנוע רעש אחור וגב הפוך מוגבר.
עם המגמה של מבנים קלים ומרוכבים, חומרים מרוכבים מחוזקים בסיבי פחמן ומבני סנדוויץ' חלת דבש מתחילים לשמש ברכיבים שאינם נושאים-עומס כגון שומרים ושולחנות עבודה. זה יכול להפחית משמעותית את המסה של החלקים הנעים ולשפר תגובה דינמית, אך יש לטפל בבעיות של התאמת התפשטות תרמית למסגרת המתכת ואמינות החיבור.
בסך הכל, בחירת החומרים העיקריים למרכזי עיבוד מתמקדת בקשיחות, שיכוך, עמידות בפני שחיקה, יציבות תרמית ויכולת הסתגלות לתהליכים. רכיבים שונים מוגדרים באופן שונה על סמך מאפייני הלחץ ותנאי העבודה שלהם. מערכת חומרים בהתאמה מדעית לא רק מספקת בסיס מכני איתן לכלי מכונות, אלא גם מבטיחה שהם יכולים להפיק באופן רציף יכולות עיבוד-בדיוק ואמינות גבוהה-בתנאי עבודה מורכבים, התומכים בשאיפה המתמשכת של תעשיית הייצור המודרנית לאיכות ויעילות.