數(shù)控機床所采用的伺服進給系統(tǒng)按控制系統(tǒng)的結構可以分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制以及混合控制4種。
無位置反饋裝置的伺服進給系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。使用步進電動機(包括電液脈沖馬達)作為伺服執(zhí)行元件，是其最明顯的特點。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，數(shù)控裝置輸出的脈沖，經過步進驅動器的環(huán)形分配器或脈沖分配軟件的處理，在驅動電路中進行功率放大后控制步進電動機，最終控制了步進電動機的角位移。步進電動機再經過減速裝置(或直接連接)帶動了絲杠旋轉，通過絲杠將角位移轉換為移動部件的直線位移。因此，控制步進電動機的轉角與轉速，就可以間接控制移動部件的移動速度與位移量。圖1a為開環(huán)控制伺服驅動系統(tǒng)的結構原理圖。
采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結構簡單，制造成本較低，但是由于系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行檢測，因此無法通過反饋自動進行誤差檢測和校正。另外，步進電動機的步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動誤差，最終都將影響被加工零件的精度；特別是在負載轉矩超過電動機輸出轉矩時，將導致步進電動機的“失步”，使加工無法進行。因此，開環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負載較輕且變化不大的簡易、經濟型數(shù)控機床上。
半閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是：機床的傳動絲杠或伺服電動機上裝有角位移檢測裝置(如：光電編碼器等)，通過它可以檢測電動機或絲杠的轉角，從而間接地檢測了移動部件的位移。角位移信號被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅動中，實現(xiàn)了從位置給定到電動機輸出轉角間的閉環(huán)自動調節(jié)。同樣，由于伺服電動機和絲杠相連，通過絲杠可以將旋轉運動轉換為移動部件的直線位移，因此間接地控制了移動部件的移動速度與位移量。這種結構只對電動機或絲杠的角位移進行了閉環(huán)控制，沒有實現(xiàn)對最終輸出的直線位移的閉環(huán)控制，故稱為“半閉環(huán)”控制系統(tǒng)。
采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，電氣控制與機械傳動間有明顯的分界，因此調試、維修與故障診斷較方便；且機械部分的間隙、摩擦死區(qū)、剛度等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。伺服電動機和光電編碼器通常做成一體，電動機和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過減速裝置聯(lián)接；位置檢測單位和實際最小移動單位間的匹配，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)(通常被稱為“電子齒輪比”)進行設置。它具有傳動系統(tǒng)簡單、結構緊湊、制造成本低、性能價格比高等特點，從而在數(shù)控機床上得到了廣泛應用。
圖1b、c為半閉環(huán)控制數(shù)控機床伺服驅動部分的結構原理圖。圖1b為伺服電動機內裝編碼器的情況，圖1c為編碼器安裝于絲杠上的情況。
圖1 伺服驅動結構示意圖
a)開環(huán)控制 b)、c)半閉環(huán)控制 d)閉環(huán)控制
由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作特點，它對機械結構以及傳動系統(tǒng)的要求比半閉環(huán)更高，傳動系統(tǒng)的剛度、間隙、導軌的爬行等各種非線性因素將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴重時甚至產生振蕩。
解決以上問題的最佳途徑是采用直線電動機作為驅動系統(tǒng)的執(zhí)行器件。采用直線電動機驅動，可以完全取消傳動系統(tǒng)中將旋轉運動變?yōu)橹本€運動的環(huán)節(jié)，大大簡化機械傳動系統(tǒng)的結構，實現(xiàn)了所謂的“零傳動”。它從根本上消除了傳動環(huán)節(jié)對精度、剛度、快速性、穩(wěn)定性的影響，故可以獲得比傳統(tǒng)進給驅動系統(tǒng)更高的定位精度、快進速度和加速度。
從原理上說，數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)應包括從位置指令脈沖給定到實際位置輸出的全部環(huán)節(jié)，即包括位置控制、速度控制、驅動電動機、檢測元器件等部分。但在很多系統(tǒng)中，為了制造方便，通常將伺服系統(tǒng)的位置控制部分與cnc裝置制成一體，所以，人們平時習慣上所說的機床伺服進給系統(tǒng)，一般是指伺服進給系統(tǒng)的速度控制單元、伺服電動機、檢測元器件部分，而不包括位置控制部分。
按伺服進給系統(tǒng)使用的伺服電動機類型，半閉環(huán)、閉環(huán)數(shù)控機床常用的伺服進給系統(tǒng)可以分直流伺服驅動和交流伺服驅動兩大類。在20世紀70年代至80年代的數(shù)控機床上，一般均采用直流伺服驅動：從80年代中、后期起，數(shù)控機床上多采用交流伺服驅動。
直流伺服驅動系統(tǒng)一般按其主回路采用的功率放大元器件類型，又分“晶閘管調速方式”(簡稱為scr速度控制系統(tǒng))和“晶體管脈寬調制調速方式”(簡稱pwm速度控制系統(tǒng))兩類。在控制上可以采用模擬量控制或數(shù)字量控制，因此，在某些場合還可以分為模擬式與數(shù)字式兩種類型。
交流伺服系統(tǒng)一般均采用pwm調制信號控制功率晶體管進行驅動放大的主回路，并按其指令信號與控制型式，分為模擬式伺服與數(shù)字式伺服兩類。初期的交流伺服系統(tǒng)一般是模擬式伺些系統(tǒng)，而目前使用的交流伺服通常都是采用數(shù)字量控制的全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。