數(shù)控機床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，為了能同時滿足對主傳動的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機床常用機電結(jié)合的方法，即同時采用電動機和機械齒輪變速兩種方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩，并利用齒輪換擋來擴大調(diào)速范圍。

1．電動機調(diào)速

　　用于主軸驅(qū)動的調(diào)速電動機主要有直流電動機和交流電動機兩大類。

　　交流電動機主軸調(diào)速

　　大多數(shù)交流進給伺服電動機采用永磁式同步電動機，但主軸交流電動機則多采用鼠籠式感應(yīng)電動機，這是因為受永磁體的限制，永磁同步電動機的容量不允許做得太大，而且其成本也很高。另外，數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)不必象進給系統(tǒng)那樣，需要如此高的動態(tài)性能和調(diào)速范圍。鼠籠式感應(yīng)電動機其結(jié)構(gòu)簡單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅(qū)動裝置則完全可以滿足數(shù)控機床主軸的要求。

　　交流主軸電動機的驅(qū)動目前廣泛采用矢量控制變頻調(diào)速的方法，并為適應(yīng)負載特性的要求，對交流電動機供電的變頻器，應(yīng)同時有調(diào)頻兼調(diào)壓功能。有關(guān)交流感應(yīng)電機矢量控制原理，這里不予介紹。

2．機械齒輪變速

　　 采用電動機無級調(diào)速，使主軸齒輪箱的結(jié)構(gòu)大大簡化，但其低速段輸出力矩常常無法滿足機床強力切削的要求。如單純片面追求無級調(diào)速，勢必要增大主軸電動機的功率，從而使主軸電動機與驅(qū)動裝置的體積、重量及成本大大增加。困此數(shù)控機床常采用1~4擋齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無級變速。采用機械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴大了調(diào)速范圍。

　　數(shù)控機床在加工時，主軸是按零件加工程序中主軸速度指令所指定的轉(zhuǎn)速來自動運行。數(shù)控系統(tǒng)通過兩類主軸速度指令信號來進行控制，即用模擬量或數(shù)字量信號（程序中的S代碼）來控制主軸電動機的驅(qū)動調(diào)速電路，同時采用開關(guān)量信號（程序上用M41～M44代碼）來控制機械齒輪變速自動換擋的執(zhí)行機構(gòu)。自動換擋執(zhí)行機構(gòu)是一種電——機轉(zhuǎn)換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。

（1）液壓撥叉換擋

　　　液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構(gòu)。最簡單的二位液壓缸實現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速。對于三聯(lián)或三聯(lián)以上的齒輪換擋則必須使用差動液壓缸。 要注意的是每個齒輪的到位，需要有到位檢 測元件（如感應(yīng)開關(guān)）檢測，該信號能有效說明變擋已經(jīng)結(jié)束。對采用主軸驅(qū)動無級變速的場合，可采用數(shù)控系統(tǒng)控制主軸電動機慢速轉(zhuǎn)動或振動來解決上述液壓撥叉可能產(chǎn)生的頂齒問題。對于純有級變速的恒速交流電動機驅(qū)動場合，通常需在傳動鏈上安置一個微電動機。正常工作時，離合器脫開，齒輪換擋時，主軸M1停止工作而離合器吸合，微電動機M2工作，帶動主軸慢速轉(zhuǎn)動。同時，油缸移動齒輪，從而順利嚙合。

 　　液壓撥叉需附加一套液壓裝置，將信號轉(zhuǎn)換為電磁閥動作，再將壓力油分至相應(yīng)液壓缸，因而增加了復(fù)雜性。

（2）電磁離合器換擋

　　在數(shù)控機床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。