高速度、高效率、高精度加工是现代加工技术追求的主要目标。为了满足这种需要，关键就是实现机床主轴系统及进给系统的高速化，提高机床各个系统的自动化程度、动静态性能以及精度保持性。采用力矩电机实现高速、高动态性能的直接驱动铣头系统的研究还处于起步阶段。本文围绕数控机床关键部件之一的铣头系统开展研究，目的是要掌握应用力矩电机的铣头系统在中应用的特点、力矩电机直驱式铣头系统的设计理论及设计方法。　　 首先，分析了制造业的发展趋势，介绍了国内外五轴联动数控机床的发展及应用现状。在此基础上，说明了研究的背景、意义和方法。论述了力矩电机直驱式双摆铣头的结构特点和设计要求，研究了力矩电机的选型方法，进行了铣头关主件的选择，完成了力矩电机直驱式双摆铣头机械结构设计并进行了建模、装配。总结了力矩电机直驱式双摆铣头的设计方法。研究了目前流行的几种双摆式铣头的精度性能和精度保持性。对铣头零部件及其整体进行了静力分析、模态分析和谐响应分析，根据分析结果对铣头的结构及尺寸进行了优化改进，为获得整机的良好动态性能奠定了基础。为了实现力矩电机直驱式双摆铣头的自动换刀功能，为其设计了一套自动松拉刀机构及其静态性能试验台。最后，根据全文的研究结果进行了总结，并对铣头热应力分析和其它需要进一步开展的工作进行了展望。