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在數控機床的發展進程中，人們從不同的角度分類、評價數控機床，以便充分發揮數控機床的作用。目前常見的有下列幾種分類方法。

一、按運動控制的特點分類

1. 點位控制數控機床
對于一些加工孔用的數控機床，如數控鉆床，數控鏜床，數控沖床，三坐標測量機，印刷電路板鉆床等。它們只要求獲得的孔系坐標定位精度，而不管從一個孔到另一個孔是按照什么軌跡運動，在坐標運動過程中，不進行切削加工。具有這種運動控制的機床稱為點位控制數控機床。點位控制的數控機床加工的都是平面內的孔系，它控制平面內的兩個坐標軸帶動刀具與工件作相對運動，運動停止后，控制刀具進行鉆、鏜切削加工；為了提率和確保的定位精度，首先系統控制進給部件高速運行，接近目標點時，采用分級或連續降速，低速趨近目標點，從而減少運動部件的慣性過沖和因此而引起的定位誤差。

2. 直線控制數控機床
直線控制的數控機床是指控制機床工件臺或刀具（刀架）以要求的進給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工（一般還包括45°的斜線）的機床。如數控車床，某些數控鏜銑床和加工中心等，都具有直線控制功能。這一類數控機床不僅要求具有準確的定位功能，而且還要控制位移的速度。由于在移動過程中進行切削加工，所以對于不同的刀具和工件，需要選用不同的切削用量。一般情況下這些數控機床有兩個到三個可控制的軸，但同時控制軸只有一個。為了能在刀具磨損或更換刀具后，仍可加工出合格的零件，這類機床的數控系統常常要求它具有刀具半徑和刀具長度補償功能，以及主軸轉速的控制功能等。
現代組合機床采用數控技術，驅動各種動力頭、多軸箱軸向進給進行鉆、鏜、銑等加工，也算是一種直線控制數控機床。直線控制也稱為單軸數控。

3. 輪廓控制的數控機床
可以加工斜線、曲線、曲面的數控機床，如，數控車床，數控銑床，加工中心等，它們都是具有同時控制兩個、或兩個以上坐標進行聯動（即進行插補）的數控機床。該類機床在加工過程中，每時每刻都對各坐標的位移和速度進行嚴格的不間斷的控制，故稱具有這種控制功能的機床為輪廓控制數控機床。現代數控機床絕大部分都具有兩坐標或兩坐標以上聯動的功能、刀具半徑補償、刀具長度補償、機床軸向運動誤差補償、絲杠螺距誤差補償，齒側間隙誤差補償等一系列功能。
按照可聯動（同時控制）軸數，可以分為兩坐標聯動控制，2.5坐標聯動控制，三坐聯動控制，四坐標聯動控制，五坐標聯動控制等。
在數控車床上采用兩坐標聯動控制，可以加工出手把類零件。在數控銑床上采用兩坐標聯動控制，可以加工出平面凸輪的輪廓曲線；在三坐標數控銑床上加工圓錐臺零件，一般都是兩坐標（x，y）聯動加工一圈，再沿另一坐標（z）提升一個高度Δz，如此繼續下去，即可加工出一個錐臺來，因為這里的z坐標沒有參加聯動，故一般稱這種情況為2.5坐標（兩個半坐標）。此外，屬2.5坐標控制的加工，還有如：用“行切法”加工空間輪廓，一般地以x，y，z三坐標中任意兩軸作插補運動，第三軸作周期性進給來實現加工控制。當采用球頭刀加工時，只要Δz（Δy）足夠小時，加工表面的表面粗糙度足以滿足要求；在三坐標聯動控制的數控銑床上，可以在錐體上加工出螺旋線來。當然也可以加工出內循環滾珠絲杠螺母回珠器的回珠槽（空間曲線）來；在四坐標聯動的數控機床加工的飛機大梁零件，除了三個（x，y，z ）移動坐標外，還需要一個繞x軸回轉（也稱擺動）坐標，方能保證刀具與工件型面在全長上始終貼合，顯然在加工中需要每時每刻的x，y，z ，A坐標值，這當然是很復雜的；五軸聯動控制加工的實例，顯然這時聯動的坐標除x，y，z三個直線坐標以外，還有工件的回轉C和刀具的擺動B。
多坐標（三坐標以上）控制與編程技術是高技術領域開發研究的課題，隨著現代制造技術領域中許多形狀復雜、精度要求很高的零件不斷涌現，因而多坐標聯動控制技術及其加工編程技術的應用也越來越普遍。

二、按伺服系統的類型分類

1. 開環控制的數控機床
這類數控機床沒有位置檢測反饋裝置，數控裝置發出的指令信號流程是單向的，其精度主要決定于驅動元器件和電機（步進電機）的性能。這種數控機床調試簡單，系統也比較容易穩定，精度較低，成本低廉，多見于經濟型的中小型數控機床和舊設備的技術改造中。

nextpage2. 閉環控制的數控機床
該類機床數控裝置中插補器發出的位置指令信號與工作臺（或刀架）上檢測到的實際位置反饋信號進行比較，根據其差值不斷控制運動，進行誤差修正，直至差值為零停止運動。這種具有反饋控制的系統，在電氣上稱為閉環控制系統。應該說，由于反饋的存在，可以消除系統中的機械傳動部件制造誤差對加工精度帶來的影響，從而可獲得較高的加工精度。但是由于很多機械傳動環節包括在閉環控制的環路內，各部件的摩擦特性，剛性以及間隙等，都是非線性的，直接影響系統的調節參數。所以閉環控制系統的設計調整都有較大的技術難度，如果設計、調整得不好，還很容易造成系統的不穩定。由于這種位置檢測信號取自機床工作臺（傳動系統的zui末端執行件），所以包含了整個傳動系統的全部誤差，故也稱為全閉環系統。閉環控制的數控機床，主要是一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床、大型數控機床等。

3. 半閉環控制的數控機床
大多數數控機床采用半閉環控制系統，它的檢測元件裝在電機軸或絲杠軸的端部，這種系統的閉環控制環內不包括機械傳動環節，因此可以獲得穩定的控制特性，該系統反饋的只是進給傳動系統的部分誤差；一般是電機軸或絲杠軸的角位移、角速度，還要經過轉換處理才是工作臺（或刀架）的實際位移。但是，由于采用高分辨率的反饋檢測元件，又可以獲得比較滿意的精度與速度。所以，目前大多數中、小型數控機床都采用這種控制方式。

三、按工藝方法分類

1. 金屬切削類數控機床
這類機床和傳統的通用機床品種一樣，有數控車床，數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控鏜床以及加工中心等。加工中心是一種帶有自動換刀裝置（刀庫和自動交換刀具的機械手）能進行銑削、鉆削、鏜削加工的復合型數控機床。特別是箱體類零件，在加工中心上一次定位裝卡后，即能在多個側面上完成銑削、鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等工作，所以在生產上應用越來越多，加工中心還分為車削中心、磨削中心等。而且還出現了在加工中心上增加交換工作臺，以及采用主軸或工作臺進行立、臥轉換的五面體加工中心等。

2. 金屬成型類及特種加工類數控機床
這是指金屬切削類以外的數控機床，如數控彎管機，數控線切割機床，數控電火花成形機床，數控激光切割機床，數控沖床、數控火焰切割機，數控三坐標測量機等。

四、按功能水平分類

通常把數控機床分為高、中、低檔（亦稱經濟型）三類。這種分法目前并無確切的定義，但可以給人們一個較清晰的一般“水平”的概念，數控機床水平的高低主要指它們的主要技術參數，功能指標和關鍵部件的功能水平等內涵。諸如下面一些：

1. *處理單元（CPU） 低檔數控一般采用8位CPU；而中檔、數控已經由16位CPU，發展到32位或64位CPU，并用具有精簡指令集的（RISC）CPU。

2.分辨率和進給速度 低檔數控分辨率為10μm，進給速度為8-15m/min；中檔數控的分辨率為1μm，進給速度為15-24m/min；數控的分辨率為0.1μm或更小，進給速度為24-100m/min，或更高。

3.多軸聯動功能 低檔數控機床多為2-3軸聯動；中、數控機床則都是3-5軸聯動，或更多。

4.顯示功能 低檔數控一般只有簡單的數碼顯示或簡單的CRT字符顯示；中檔數控有較齊全的CRT顯示：不僅有字符、而且還有圖形、人機對話、自診斷等功能顯示；數控還有三維動態圖形顯示。

5.通訊功能 低檔數控無通訊功能；中檔數控有RS232或DNC（直接數控，也稱群控）等按口。數控有 MAP（制造自動化協議）等高性能通訊接口，且具有聯網功能。
此外，伺服系統是直流伺服，還是交流伺服？是交流模擬伺服，還是交流數字伺服？以及可編程控制器的功能，也是衡量數控檔次的標準。
經濟型數控是相對于標準數控而言，在不同時期，不同國家含義是不一樣的，根據實際機床的使用要求，經濟型數控是標準型數控進行了合理地簡化，從而降低了成本。為區別于經濟型數控，把功能比較齊全的標準型數控系統稱為全功能數控系統。