数控机床按照对被控量有无检测装置可分为开环控制和闭环控制两种。在闭环系统中，根据检测装置安放的部位又分为全闭环控制和半闭环控制两种。
1.开环控制数控机床
开环控制系统示意图
如图所示开环控制系统中没有检测装置。数字装置将工件加工程序处理后，输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动，但不检测运动的实际位置，即没有位置反馈信号。
开环控制的伺服系统主要使用步进电动机，受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度影响，开环系统的速度和精度都比较低。但由于开环控制结构简单，调试方便，容易维修，成本较低，仍被广泛应用于经济型数控机床。
2.闭环控制数控机床
闭环控制系统示意图
如图所示，闭环控制系统中，安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。可见，闭环控制系统可以消除机械传动部件的各种误差和工件加工过程中产生的干扰影响，从而使加工精度大大提高。
闭环控制的特点是加工精度高，移动速度快。这类数控机床采用直流伺服电机或者交流伺服电机作为驱动元件，电动机的控制电路比较复杂，检测元件价格昂贵。因此调试和维修比较复杂，成本高。
3.半闭环控制数控机床
半闭环控制示意图
这类数控系统不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，如光电编码器，测出伺服电动机或者丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行比较，用比较的差值进行控制。由于反馈环内没有包含工作台，故称半闭环控制。
半闭环控制比闭环控制精度差，但稳定性好，成本较低，调试维修也容易，兼顾了开环控制和闭环控制两者的特点，因此应用比较普遍。