按加工工艺方法分类：
1. 金属切削类数控机床
与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。这些数控机床在加工工艺方法上虽有差异，具体的控制方式也各不相同，但都具有较高的生产率和自动化程度。
在普通数控机床的基础上，增加刀库和换刀装置，就形成了数控加工中心机床。它进一步提高了自动化程度和生产效率，如铣、镗、钻加工中心，特别适合箱体类零件的加工。
2. 特种加工类数控机床
除了切削加工数控机床，还有数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。
3. 板材加工类数控机床
常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。
按控制运动轨迹分类：
1. 点位控制数控机床
其特点是机床移动部件只能实现从一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。
2. 直线控制数控机床
可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床、直线控制的数控铣床都属于这一类。
3. 轮廓控制数控机床
能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床都是轮廓控制数控机床。
按驱动装置的特点分类：
1. 开环控制数控机床
控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统发出进给指令后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。此类数控机床结构简单，成本较低，但精度要求不高的中小型机床适用。
2. 闭环控制数控机床
直接在机床移动部件上安装直线位移检测装置，对工作台的实际位移进行检测，反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制。闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，与传动链的误差无关，因此其控制精度高。
3. 半闭环控制数控机床
在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。半闭环控制数控系统的调试比较方便，稳定性好。
4. 混合控制数控机床
结合了以上三类数控机床的特点，适用于大型或重型数控机床。混合控制系统分为开环补偿型和半闭环补偿型，以满足不同的精度要求和速度需求。
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