第四軸作為數(shù)控機(jī)床的核心附加旋轉(zhuǎn)軸，通常為圓柱形或圓盤形結(jié)構(gòu)，安裝在機(jī)床工作臺或立柱側(cè)面，與X、Y、Z三軸形成協(xié)同運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。其外觀構(gòu)造主要由以下核心部件組成：
主軸/分度盤是第四軸的承載核心，材質(zhì)多為高強(qiáng)度鑄鐵或合金鋼，表面經(jīng)淬火處理（硬度≥HRC50）以抵抗磨損。分度盤上通常帶有T型槽或定位孔，用于固定工件（搭配虎鉗、卡盤等夾具），確保工件在旋轉(zhuǎn)過程中保持穩(wěn)定。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是第四軸實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。常見結(jié)構(gòu)包括蝸輪蝸桿式、滾子凸輪式和諧波減速機(jī)式。蝸輪蝸桿式結(jié)構(gòu)緊湊，但存在軸向力大、易發(fā)熱等缺點(diǎn)；滾子凸輪式結(jié)合了凸輪的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)特性和滾子的滾動(dòng)摩擦優(yōu)勢，精度和穩(wěn)定性較高；諧波減速機(jī)式則利用柔性元件的彈性變形傳遞運(yùn)動(dòng)，具有高精度、高傳動(dòng)比的特點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由伺服電機(jī)或直驅(qū)馬達(dá)構(gòu)成。伺服電機(jī)通過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)第四軸旋轉(zhuǎn)，而直驅(qū)馬達(dá)則直接將扭矩傳遞給旋轉(zhuǎn)部件，省去了傳統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有響應(yīng)速度快、精度高、零背隙等優(yōu)點(diǎn)，但成本相對較高。
編碼器與剎車裝置是確保第四軸準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件。編碼器實(shí)時(shí)反饋第四軸位置，若出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)自動(dòng)修正旋轉(zhuǎn)角度；剎車裝置（如氣/液壓剎車）則在停機(jī)時(shí)迅速鎖緊轉(zhuǎn)臺，防止工件因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。