數控機床的主軸調速是按照控制指令自動(dòng)執行的，為了能同時(shí)滿(mǎn)足對主傳動(dòng)的調速和輸出扭矩的要求，數控機床常用機電結合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)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(lái)擴大調速范圍。
1．電動(dòng)機調速
用于主軸驅動(dòng)的調速電動(dòng)機主要有直流電動(dòng)機和交流電動(dòng)機兩大類(lèi)。
交流電動(dòng)機主軸調速
大多數交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機采用永磁式同步電動(dòng)機，但主軸交流電動(dòng)機則多采用鼠籠式感應電動(dòng)機，這是因為受永磁體的限制，永磁同步電動(dòng)機的容量不允許做得太大，而且其成本也很高。另外，數控機床主軸驅動(dòng)系統不必象進(jìn)給系統那樣，需要如此高的動(dòng)態(tài)性能和調速范圍。鼠籠式感應電動(dòng)機其結構簡(jiǎn)單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅動(dòng)裝置則完全可以滿(mǎn)足數控機床主軸的要求。
交流主軸電動(dòng)機的驅動(dòng)目前廣泛采用矢量控制變頻調速的方法，并為適應負載特性的要求，對交流電動(dòng)機供電的變頻器，應同時(shí)有調頻兼調壓功能。有關(guān)交流感應電機矢量控制原理，這里不予介紹。
2．機械齒輪變速
采用電動(dòng)機無(wú)級調速，使主軸齒輪箱的結構大大簡(jiǎn)化，但其低速段輸出力矩常常無(wú)法滿(mǎn)足機床強力切削的要求。如單純片面追求無(wú)級調速，勢必要增大主軸電動(dòng)機的功率，從而使主軸電動(dòng)機與驅動(dòng)裝置的體積、重量及成本大大增加。困此數控機床常采用1~4擋齒輪變速與無(wú)級調速相結合的方式，即所謂分段無(wú)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速范圍。
數控機床在加工時(shí)，主軸是按零件加工程序中主軸速度指令所指定的轉速來(lái)自動(dòng)運行。數控系統通過(guò)兩類(lèi)主軸速度指令信號來(lái)進(jìn)行控制，即用模擬量或數字量信號（程序中的S代碼）來(lái)控制主軸電動(dòng)機的驅動(dòng)調速電路，同時(shí)采用開(kāi)關(guān)量信號（程序上用M41～M44代碼）來(lái)控制機械齒輪變速自動(dòng)換擋的執行機構。自動(dòng)換擋執行機構是一種電——機轉換裝置，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(dòng)齒輪移動(dòng)的變速機構。最簡(jiǎn)單的二位液壓缸實(shí)現雙聯(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(dòng)液壓缸。 要注意的是每個(gè)齒輪的到位，需要有到位檢 測元件（如感應開(kāi)關(guān)）檢測，該信號能有效說(shuō)明變擋已經(jīng)結束。對采用主軸驅動(dòng)無(wú)級變速的場(chǎng)合，可采用數控系統控制主軸電動(dòng)機慢速轉動(dòng)或振動(dòng)來(lái)解決上述液壓撥叉可能產(chǎn)生的頂齒問(wèn)題。對于純有級變速的恒速交流電動(dòng)機驅動(dòng)場(chǎng)合，通常需在傳動(dòng)鏈上安置一個(gè)微電動(dòng)機。正常工作時(shí)，離合器脫開(kāi)，齒輪換擋時(shí)，主軸M1停止工作而離合器吸合，微電動(dòng)機M2工作，帶動(dòng)主軸慢速轉動(dòng)。同時(shí)，油缸移動(dòng)齒輪，從而順利嚙合。
液壓撥叉需附加一套液壓裝置，將信號轉換為電磁閥動(dòng)作，再將壓力油分至相應液壓缸，因而增加了復雜性。
（2）電磁離合器換擋
在數控機床中常使用無(wú)滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。
