为使龙门铣床能满足低速大扭矩切削和高速精加工切换加工,常采用液压系统带换挡机构的齿轮传动方式。而传统的龙门铣床采用滑移齿轮液压驱动换档,就需要配置液压系统,从而增加了成本。从传动动力角度出发,设计了新的气动换挡机构替代液压换挡机构,从而解决变速箱较大、倾覆力矩较大及成本较高的问题。气动换挡机构采用齿轮组滑移方式,滑移齿轮和轴的配合采用花键可提高传递扭矩,受力均匀。主轴尾端采用同步带驱动旋转编码器,通过旋转编码器的反馈对齿轮侧隙误差进行检测补偿则保证了刚性攻丝等加工要求。有限元软件的应用保证了零部件强度和刚度达到设计要求。经计算,此气动换挡变速机构满足主轴最高转速和最大扭矩的要求。经切削性能测试,此主轴变速机构满足使用要求。