Зовнішні поверхні ступінчастих валів обточують на токарних, токарнокопіювальних, горизонтальних багаторізцевих верстатах, на вертикальних одношпиндельних та багатошпиндельних автоматах, а також на верстатах з ЧПУ. Деталі встановлюють в центрах верстата або закріплюють у патроні чи на планшайбі. Заготовки коротких деталей, поковки, штамповки, відливки закріплюють у трьохкулачкових і менш часто у чотирьохкулачкових патронах.

Вали з відношенням довжини до діаметра більш 12 обточують з використовуванням рухомих та нерухомих люнетів. Принцип концентрації операцій при токарній обробці здійснюється при обточуванні одночасно декількох поверхонь декількома інструментами на багаторізцевих верстатах. Такі верстати – напівавтомати широко використовуються у серійному та масовому виробництвах. Зазвичай на багаторізцевих верстатах є два супорти – передній та задній. Передній супорт призначений для поздовжнього обточування заготовок. Задній супорт призначений для підрізання торців, прорізання канавок, фасонного обточування. Кількість різців на багатомісцевих супортах може досягати 20. Багаторізцеві верстати з великою відстанню між центрами мають два передніх і два задніх супорти. Рухи супортів автоматизовані. Ступінчасті вали обробляють на токарних гідро-копіювальних напівавтоматах. Такі верстати легко вмонтовуються в автоматичні лінії. Обточують вали зазвичай одним різцем, який розташований у верхньому супорті, що переміщується по копіру. Підрізні або канавкові різці розташовуються у нижньому супорті. Верстат налаштовують на розмір тільки по одній шийці вала, оскільки отримання інших розмірів забезпечується копіром та стежною системою верстата. Обточувати вали на гідро-копіювальних верстатах можна за 1,2,3 та 4 проходи. Кожний прохід здійсняється по окремому копіру. Після кожного проходу супорт з різцем переміщується у початкове положення, а барабан, на якому встановлені всі копіри, обертається у відповідне положення. Сучасні токарно-копіювальні верстати на 50 - 100 % продуктивніші універсальних токарних, їх виготовляють в достатньо широкому діапазоні типорозмірів. На токарно-копіювальних верстатах сучасних моделей можна виконувати чорнову обробку багаторізцевим супортом, а чистове обточування – однорізцевим копіювальним супортом, при чому при закріпленні вала торцевим повідком обробку можна робити з одного установа. Останні моделі деяких токарно-копіювальних верстатів мають декілька (до п’яти) копіювальних супортів, що рухаються незалежно один від одного. Завдяки суміщенню в одній операції декількох переходів та використовуванню багатоінструментальних наладок у серійному виробництві на токарноревольверних верстатах здійснюють різноманітну багатоперехідну обробку валиків та втулок замість роздільного використання тих же переходів на токарних, свердлильних та інших верстатах. На багатошпиндельних вертикальних напівавтоматах безперервної дії при установці в центрах оброблюють деталі типу валів. На цих верстатах за одну установку заготовку обробляють тільки на одній позиції, при чому при обробці знаходиться одночасно декілька (за числом шпинделів мінус один) заготовок. Отже, декілька заготовок оброблюють якби одночасно на декількох одношпиндельних автоматах, що налаштовані на одну й ту ж операцію. Багатошпиндельні автомати безперервної (паралельної) дії призначені для обробки валів нескладної форми в центрах або патронах. На них обточують поверхні, розточують отвори, підрізають торці або здійснюють комбінацію цих переходів при попередній та заключній обробці. Наладки напівавтоматів дозволяють здійснювати одно -, дво -, та три циклову обробку заготовок.

В умовах серійного виробництва операції токарної обробки валів доцільно виконувати на верстатах з ЧПУ. Ці верстати забезпечують ефективне зняття стружки на чорнових та чистових переходах, допускають практично необмежену концентрацію в одному установі різних видів робіт. На верстатах з ЧПУ забезпечується максимальна автоматизація процесу обробки при мінімальному об’ємі ручних робіт. Робочі та допоміжні рухи різального інструменту, зміна режимів різання, подача охолоджувальної рідини, зміна різальних інструментів та тому подібне виконується автоматично. Для скорочення часу зняття та установки верстати обладнують автоматичними патронами, механізують або автоматизують переміщення задньої бабки та пінолі. Для скорочення витрат часу на переналадку та підналадку на деяких верстатах можлива заміна інструменту без припинення автоматичного циклу. Суттєво скорочується також простій верстату, пов’язаний з замірами деталей, за рахунок використання вимірювальних щупів та введення корекцій у процес обробки. Висока концентрація обробки на одному верстаті дозволяє довести до мінімуму число установів та переустановів заготовок, пов’язаних з участю робочого. Заготовки, деформація яких при зніманні великих припусків не виходе за межі, передбачені технічними вимогами до операції, необхідно обробляти як правило за один-два установи. Заготовки для центрових робіт, що подаються на верстати з ЧПУ, повинні мати центрові отвори і хоча б один оброблений торець. У серійному виробництві токарні верстати з ЧПУ можна ефективно використовувати не тільки для повної токарної обробки, але й в технологічному процесі поряд з токарними верстатами з ручним управлінням, револьверними верстатами, копіювальними та іншими напівавтоматами. При цьому на верстатах з ЧПУ доцільно оброблять точні та взаємозв’язані поверхні, поверхні складної форми, наприклад, конуси, сфери, канавки. На верстатах з ручним управлінням виконують попередню підготовку центральних отворів, центрових гнізд та торців валів; поверхонь під затискання та встановлення заготовок в люнети; обробку на шліцьових та циліндричних оправках та інших спеціальних пристосуваннях без точної орієнтації вздовж осі обробки, нарізання різьби, накатку 16 рифлень, зняття фасок напилком та полірування, а також поверхонь, що виготовляються за попередніми замірами.

Вимоги до технологічності конструкції деталей типу тіл обертання з урахуванням особливостей їх обробки на верстатах з ЧПУ зводяться до наступного:

1. Деталь повинна бути утворена із поверхонь, конфігурація яких дозволяє їх утворення при обертанні заготовки відносно осі. Кожна із поверхонь повинна бути відкрита з однієї із сторін для підводу різального інструменту при його переміщенні, що забезпечує утворення поверхні. Для обробки на звичайних токарних верстатах найбільш технологічною вважається форма виробу, яка складається з як найменшого числа циліндричних ділянок (ступіней) та прямих торців. Для верстатів з ЧПУ утворення більшого числа циліндричних та конічних ступіней, сферичних та інших фасонних поверхонь не пов’язано з перешкодами їх виготовлення, але незначно збільшує трудомісткість програмування. Використовування токарних верстатів з ЧПУ відкриває можливість поліпшення функціональних властивостей виробів за рахунок конструювання виробів складної форми, які більш відповідають своєму призначенню за конфігурацією. З розширенням використовування верстатів з ЧПУ суттєво збільшується застосування виробів складної форми.

2. Конфігурація виробу повинна дозволяти її повну (чорнову чи чистову) обробку на одному установі. Для цього заготовка (виріб) повинна бути достатньо жорсткою, не деформуватися при знятті великого припуску або від сил затискання; мати розвинену поверхню під затискні кулачки при обробці в патроні, місце для кулачків або поводків при обробці в центрах. Заготовка, крім того, не повинна потребувати термічної обробки поміж чорновими та чистовими операціями.

3. Поверхні виробу, що обробляють, не повинні перетинатися поверхнями, що виступають і не можуть бути утворені при обертанні. Наявність таких поверхонь заважає підходу звичайного інструменту, супортів, дуже часто потребує використання спеціального інструменту з великими вильотами.

4. Усі пов’язані технічними вимогами поверхні виробу повинні бути доступні для обробки на одному установі. При цьому у заготовок, що оброблюють у патроні, розміри зовнішніх поверхонь повинні збільшуватися при приближенні до патрону, а розміри внутрішніх поверхонь – зменшуватися.

5. Місця стикання циліндричних, конічних, криволінійних поверхонь з торцевими поверхнями повинні за можливістю бути одного радіусу, якщо в цих місцях немає канавок, виточок або інших елементів

6. Канавки, виточки, заглиблення на зовнішній та внутрішній поверхнях бажано відповідно уніфікувати, забезпечивши спроможність їх утворення одним різцем для зовнішньої обробки і одним – для внутрішньої. Різке скорочення витрат при обробці виробів на верстатах з ЧПУ, як показують розрахунки, може бути досягнуто за рахунок широкого використання типізованих технологічних рішень, перевірених в конкретних виробничих умовах.

З метою типізації операційної технології усю різноманітність поверхонь виробу поділяють на основні та додаткові форми.