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数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同。一般可根据功能和结构，按下面 4 种原则进行分类
一、按机床运动的控制轨迹分类
⑴ 点位控制的数控机床
点位控制只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，以保证定位精度，如下图 所示，为点位控制的运动轨迹。
具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控铣床、数控冲床等。随着数控技术的发展和数控系统价格的降低，单纯用于点位控制的数控系统已不多见。
⑵ 直线控制数控机床
直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和路线（轨迹），但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个（即数控系统内不必有插补运算功能），在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削，一般只能加工矩形、台阶形零件。
其有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。同样，单纯用于直线控制的数控机床也不多见
点位控制通常用于执行孔加工和直线铣削操作的数控机床上，具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控铣床、数控冲床、数控镗床等。点位直线控制数控机床在移动的过程中刀具能以指定的进给速度进行切割，一般只能加工矩形、台阶形零件。目前，仅使用点位控制或点位直线控制的数控机床已不多见，除少数控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。轮廓控制类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床、加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。
3. 按照联动坐标轴数分类数控机床控制的坐标轴主要有X、Y、Z三个直线坐标轴和围绕这些直线坐标轴旋转的旋转坐标轴A、B、C轴。对于数控机床来说，联动轴数越多，自由度就越多，加工能力越强，可以加工的零件就越复杂。所以为了满足更复杂的加工要求，随着数控机床的发展，联动轴数也在不断增多，数控机床的联动轴数现在以五轴联动为主。理论情况下，五轴联动可以加工任意非闭合形状，但是因为刀具、刀柄以及夹具干涉问题，一些形状比如叶轮则需要特制刀具。
对于这个难题，威尔金森于1774年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转，并使其对准中心固定的刀具推进，由于刀具与材料之间有相对运动，材料就被镗出度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为72英寸的汽缸，误差不超过六便士硬币的厚度。用现代技术衡量，这是个很大的误差，但在当时的条件下，能达到这个水平，已经是很不简单了。但是，威尔金森的这项发明没有申请专利保护，人们纷纷仿造它，安装它。1802年，瓦特也在书中谈到了威尔金森的这项发明，并在他的索霍铁工厂里进行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这架神奇的机器。原来，对活塞来说，可以在外面一边量着尺寸，一边进行切削，但对汽缸就不那么简单了，非用镗床不可。当时，瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转，让中心固定的刀具向前推进，用以切削圆筒内部，结果，直径75英寸的汽缸，误差还不到一个硬币的厚度，这在当对是很的了。