在数控机床的发展进程中，人们从不同的角度分类、评价数控机床，以便充分发挥数控机床的作用。目前常见的有下列几种分类方法。

一、按运动控制的特点分类

1. 点位控制数控机床
对于一些加工孔用的数控机床，如数控钻床，数控镗床，数控冲床，三坐标测量机，印刷电路板钻床等。它们只要求获得精确的孔系坐标定位精度，而不管从一个孔到另一个孔是按照什么轨迹运动，在坐标运动过程中，不进行切削加工。具有这种运动控制的机床称为点位控制数控机床。点位控制的数控机床加工的都是平面内的孔系，它控制平面内的两个坐标轴带动刀具与工件作相对运动，运动停止后，控制刀具进行钻、镗切削加工；为了提高效率和确保精确的定位精度，首先系统控制进给部件高速运行，接近目标点时，采用分级或连续降速，低速趋近目标点，从而减少运动部件的惯性过冲和因此而引起的定位误差。

2. 直线控制数控机床
直线控制的数控机床是指控制机床工件台或刀具(刀架)以要求的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工(一般还包括45°的斜线)的机床。如数控车床，某些数控镗铣床和加工中心等，都具有直线控制功能。这一类数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且还要控制位移的速度。由于在移动过程中进行切削加工，所以对于不同的刀具和工件，需要选用不同的切削用量。一般情况下这些数控机床有两个到三个可控制的轴，但同时控制轴只有一个。为了能在刀具磨损或更换刀具后，仍可加工出合格的零件，这类机床的数控系统常常要求它具有刀具半径和刀具长度补偿功能，以及主轴转速的控制功能等。
现代组合机床采用数控技术，驱动各种动力头、多轴箱轴向进给进行钻、镗、铣等加工，也算是一种直线控制数控机床。直线控制也称为单轴数控。

3. 轮廓控制的数控机床
可以加工斜线、曲线、曲面的数控机床，如，数控车床，数控铣床，加工中心等，它们都是具有同时控制两个、或两个以上坐标进行联动(即进行插补)的数控机床。该类机床在加工过程中，每时每刻都对各坐标的位移和速度进行严格的不间断的控制，故称具有这种控制功能的机床为轮廓控制数控机床。现代数控机床绝大部分都具有两坐标或两坐标以上联动的功能、刀具半径补偿、刀具长度补偿、机床轴向运动误差补偿、丝杠螺距误差补偿，齿侧间隙误差补偿等一系列功能。
按照可联动(同时控制)轴数，可以分为两坐标联动控制，2.5坐标联动控制，三坐联动控制，四坐标联动控制，五坐标联动控制等。
在数控车床上采用两坐标联动控制，可以加工出手把类零件。在数控铣床上采用两坐标联动控制，可以加工出平面凸轮的轮廓曲线；在三坐标数控铣床上加工圆锥台零件，一般都是两坐标(x，y)联动加工一圈，再沿另一坐标(z)提升一个高度Δz，如此继续下去，即可加工出一个锥台来，因为这里的z坐标没有参加联动，故一般称这种情况为2.5坐标(两个半坐标)。此外，属2.5坐标控制的加工，还有如：用“行切法"加工空间轮廓，一般地以x，y，z三坐标中任意两轴作插补运动，第三轴作周期性进给来实现加工控制。当采用球头刀加工时，只要Δz(Δy)足够小时，加工表面的表面粗糙度足以满足要求；在三坐标联动控制的数控铣床上，可以在锥体上加工出螺旋线来。当然也可以加工出内循环滚珠丝杠螺母回珠器的回珠槽(空间曲线)来；在四坐标联动的数控机床加工的飞机大梁零件，除了三个(x，y，z )移动坐标外，还需要一个绕x轴回转(也称摆动)坐标，方能保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，显然在加工中需要每时每刻的x，y，z ，A坐标值，这当然是很复杂的；五轴联动控制加工的实例，显然这时联动的坐标除x，y，z三个直线坐标以外，还有工件的回转C和刀具的摆动B。
多坐标(三坐标以上)控制与编程技术是高技术领域开发研究的课题，随着现代制造技术领域中许多形状复杂、精度要求很高的零件不断涌现，因而多坐标联动控制技术及其加工编程技术的应用也越来越普遍。

二、按伺服系统的类型分类

1. 开环控制的数控机床
这类数控机床没有位置检测反馈装置，数控装置发出的指令信号流程是单向的，其精度主要决定于驱动元器件和电机(步进电机)的性能。这种数控机床调试简单，系统也比较容易稳定，精度较低，成本低廉，多见于经济型的中小型数控机床和旧设备的技术改造中。

nextpage2. 闭环控制的数控机床
该类机床数控装置中插补器发出的位置指令信号与工作台(或刀架)上检测到的实际位置反馈信号进行比较，根据其差值不断控制运动，进行误差修正，直至差值为零停止运动。这种具有反馈控制的系统，在电气上称为闭环控制系统。应该说，由于反馈的存在，可以消除系统中的机械传动部件制造误差对加工精度带来的影响，从而可获得较高的加工精度。但是由于很多机械传动环节包括在闭环控制的环路内，各部件的摩擦特性，刚性以及间隙等，都是非线性的，直接影响系统的调节参数。所以闭环控制系统的设计调整都有较大的技术难度，如果设计、调整得不好，还很容易造成系统的不稳定。由于这种位置检测信号取自机床工作台(传动系统的最末端执行件)，所以包含了整个传动系统的全部误差，故也称为全闭环系统。闭环控制的数控机床，主要是一些精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床、大型数控机床等。

3. 半闭环控制的数控机床
大多数数控机床采用半闭环控制系统，它的检测元件装在电机轴或丝杠轴的端部，这种系统的闭环控制环内不包括机械传动环节，因此可以获得稳定的控制特性，该系统反馈的只是进给传动系统的部分误差；一般是电机轴或丝杠轴的角位移、角速度，还要经过转换处理才是工作台(或刀架)的实际位移。但是，由于采用高分辨率的反馈检测元件，又可以获得比较满意的精度与速度。所以，目前大多数中、小型数控机床都采用这种控制方式。

三、按工艺方法分类

1. 金属切削类数控机床
这类机床和传统的通用机床品种一样，有数控车床，数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心等。加工中心是一种带有自动换刀装置(刀库和自动交换刀具的机械手)能进行铣削、钻削、镗削加工的复合型数控机床。特别是箱体类零件，在加工中心上一次定位装卡后，即能在多个侧面上完成铣削、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝等工作，所以在生产上应用越来越多，加工中心还分为车削中心、磨削中心等。而且还出现了在加工中心上增加交换工作台，以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心等。

2. 金属成型类及特种加工类数控机床
这是指金属切削类以外的数控机床，如数控弯管机，数控线切割机床，数控电火花成形机床，数控激光切割机床，数控冲床、数控火焰切割机，数控三坐标测量机等。

四、按功能水平分类

通常把数控机床分为高、中、低档(亦称经济型)三类。这种分法目前并无确切的定义，但可以给人们一个较清晰的一般“水平"的概念，数控机床水平的高低主要指它们的主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平等内涵。诸如下面一些：

1. 中央处理单元(CPU) 低档数控一般采用8位CPU；而中档、高档数控已经由16位CPU，发展到32位或64位CPU，并用具有精简指令集的(RISC)CPU。

2.分辨率和进给速度 低档数控分辨率为10μm，进给速度为8-15m/min；中档数控的分辨率为1μm，进给速度为15-24m/min；高档数控的分辨率为0.1μm或更小，进给速度为24-100m/min，或更高。

3.多轴联动功能 低档数控机床多为2-3轴联动；中、高档数控机床则都是3-5轴联动，或更多。

4.显示功能 低档数控一般只有简单的数码显示或简单的CRT字符显示；中档数控有较齐全的CRT显示：不仅有字符、而且还有图形、人机对话、自诊断等功能显示；高档数控还有三维动态图形显示。

5.通讯功能 低档数控无通讯功能；中档数控有RS232或DNC(直接数控，也称群控)等按口。高档数控有 MAP(制造自动化协议)等高性能通讯接口，且具有联网功能。
此外，伺服系统是直流伺服，还是交流伺服？是交流模拟伺服，还是交流数字伺服？以及可编程控制器的功能，也是衡量数控档次的标准。
经济型数控是相对于标准数控而言，在不同时期，不同国家含义是不一样的，根据实际机床的使用要求，经济型数控是标准型数控进行了合理地简化，从而降低了成本。为区别于经济型数控，把功能比较齐全的标准型数控系统称为全功能数控系统。