具有变速齿轮的主传动是大、中型数控机床采用较多的一种变速方式。通过几对齿轮降速，增大输出扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求，见图1所示。一部分小型数控机床也采用此种传动方式以获得强力切削时所需要的扭矩。

图1  XK5040型数控立式铣床主传动系统图

在带有齿轮变速的主传动系统中，液压拨叉和电磁离合器是两种常用的变速操纵方法。

(1) 图2是三位液压拨叉的作用原理图。通过改变不同的通油方式可以使三联齿轮获得三个不同的变速位置。这套机构除了液压缸和活塞杆之外，还增加了套筒4。当液压缸1通压力油而液压缸5排油卸压时（图2a），活塞杆2带动拨叉3使三联齿轮移到左端。当液压缸5通压力油而液压缸1排油卸压时（图2b），活塞杆2和套筒4一起向右移动，在套筒4碰到液压缸5的端部之后，活塞杆2继续右移到极限位置，此时三联齿轮被拨叉3移到右端。当压力油同时进入左右两缸时（图2c），由于活塞杆2的两端直径不同，使活塞杆向左移动。在设计活塞杆2和套筒4的截面面积时，应使油压作用在套筒4的圆环上向右的推力大于活塞杆2向左的推力，因而套筒4仍然压在液压缸5的右端，使活塞杆2紧靠在套筒4的右端，此时，拨叉和三联齿轮被限制在中间位置。

图2  三位液压拨叉作用原理图

1、5-液压缸  2-活塞杆  3-拨叉  4-套筒

液压拨叉变速必须在主轴停车之后才能进行，但停车时拨动滑移齿轮啮合又可能出现“顶齿”现象。在XK5040型数控立铣中需按“点动”按钮使主电动机瞬时冲动接通，在其它自动变速的数控机床主运动系统中，通常增设一台微电机，它在拨叉移动滑移齿轮的同时带动各传动齿轮作低速回转，这样，滑移齿轮便能顺利啮合。液压拨叉变速是一种有效的方法，但它增加了数控机床液压系统的复杂性，而且必须将数控装置送来的信号先转换成电磁阀的机械动作，然后再将压力油分配到相应的液压缸，因而增加了变速的中间环节，带来了更多的不可靠因素。

(2) 电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。电磁离合器用于数控机床的主传动，能简化变速机构，通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。

图3所示为THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图，该机床采用双速电机和六个电磁离合器完成18级变速。

图3  THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统图