铣床的主要旋转部件称为铣床主轴，它将动力传递给刀具。铣削是一种机械加工过程，其中工件相对于带有切削刃的旋转刀具移动，以去除材料。当铣削主轴旋转刀具时，工件从不同方向送入刀具，以形成所需的形状。

切削刀具的一端通常有直线或锥形部分，而切削刃位于刀具的另一端。切削端对面的一端安装在铣床主轴中，以对齐和支撑刀具，并提供动力和旋转。各种主轴适配器、夹头和其他工具可用于将刀具安装在铣削主轴中。

铣削主轴可以水平放置，也可以垂直放置，具体取决于使用的特定磨机。在立式机床上，主轴平行于磨机的支撑柱安装在滑动头中，滑动头可以上下移动。许多现代立式铣床的磨头可以旋转，以定位铣削主轴，以便以一定角度进行切削。

卧式机床中的铣削主轴通常位于固定位置，其电机安装在磨机的立柱中。对于卧式机床，主轴通常不能像某些立式机床那样重新定向。然而，卧式机床可能有一个工作台，可以通过旋转来改变主轴相对于工件的角度。在某些机器上，垂直主轴附件可用于将卧式磨机转换为垂直配置。

铣削主轴的速度必须适当设置，以确保机器的安全运行，并避免损坏刀具或工件。磨机制造商可以提供推荐值，也可以针对所用的特定工具和加工材料进行计算。通常使用机器上的刻度盘或手动曲柄设置速度。现代机器可能允许通过一系列速度进行连续调整，而旧型号的特定设置数量有限。

在某些条件下，铣床可能会遭受过度振动，称为颤振。颤振可能使精密加工变得困难或不可能，也可能损坏正在使用的刀具。颤振的常见原因是主轴转速设定过高。当降低速度无法纠正情况时，问题可能是由于工具不平衡、夹具松动或其他一些问题造成的。

一台简单的铣床可能只有一个铣床主轴，而更复杂的机器可能包含多个主轴。多个主轴允许在不重新定位工件的情况下进行二维或三维切割。用于复杂铣削操作的现代计算机数控（CNC）机床通常包含三个或三个以上的铣削主轴，以加快制造速度并提高产量。