介紹
五軸聯（lián）動是數控術語，聯動是數控機床的軸按一（yī）定的（de）速（sù）度同時到達某一個設定的點，五（wǔ）軸聯動是五個軸都可以。五軸聯動數（shù）控機床是一種科（kē）技含量高、精密度高（gāo）專門用於加工複雜曲麵的機床，這種機床（chuáng）係統對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密（mì）器械、高精醫療設備等行業，有著舉足輕重的影響力。裝（zhuāng）備製造業是（shì）一國工業之基石，它為新技術、新產品的開發（fā）和現代工業生產（chǎn）提（tí）供重要的手段，是不可或缺的戰略性產業。即使（shǐ）是發達工業化國家，也無不高度重視。
發展背景
隨著我國國民經濟迅速發展和國防建設的需要，對高檔（dàng）的數控機（jī）床提出了急迫的（de）大量需求。機床是一個國家製造業水平（píng）的象征。而代表機床製造（zào）業最高境界的（de）是五軸聯（lián）動數控機床係統，從某種意（yì）義上說，反映了一個國家的工業發（fā）展水平狀況。長期以來，以美國為首的西方工業發達國家，一（yī）直把五軸聯動數控機（jī）床係統作為重要的（de）戰略物資，實行出口許可（kě）證製度。特（tè）別是冷戰時期，對（duì）中國（guó）、前蘇聯等社（shè）會主義陣營實行封鎖禁運。愛（ài）好軍事的朋友可能（néng）知（zhī）道著名的“東芝事件”：上世紀末（mò），日本東芝公司賣給前蘇聯幾台五軸聯動的數控銑（xǐ）床，結（jié）果讓（ràng）前蘇聯（lián）用於製造潛艇的推進螺旋槳，上了幾個檔（dàng）次，使美國間諜船的聲納監聽不到潛艇的聲音了，所以美國以東芝公司違反了（le）戰略物資（zī）禁運政策，要懲處東芝（zhī）公司。
種（zhǒng）類
五軸聯動機床有立式、臥式和搖籃式二軸NC工作台（tái），NC工作台NC分度頭，NC工作台90軸，NC工作台45B軸，NC工作台A軸，二軸NC主軸 等類型。上述六大類共7種五軸聯動方式都有各自的特（tè）點，無法說哪（nǎ）一種形式更好，隻能說你的產品適合哪種類型的五（wǔ）軸（zhóu）加工。
(1)五坐標聯動雙轉台機床
(A)旋轉坐標有足夠的行程範圍，工藝性能好．
(B)由於（yú）受結構的限製，擺動坐（zuò）標的剛性較（jiào）低，成為整個機床剛性的薄弱環節．而雙（shuāng）轉台機床，轉台的剛性大大高（gāo）於擺頭的剛性，從而提高了機床總體剛性.
(C)便於（yú）發展成為加工中心．隻需（xū）加裝獨立式刀庫及（jí）換刀機械手即可但雙轉（zhuǎn）台機床轉台坐標驅動功率較（jiào）大，坐標轉換關係較複雜；
(2)五坐標聯動雙擺頭機床
雙擺頭機床擺動（dòng）坐標驅動功率較小，工件裝卸（xiè）方便且坐標轉換關係簡單
(3)五坐標聯動（dòng）一擺頭一轉台機床
一擺頭一轉台式機床性能則介（jiè）於上述兩者之間（jiān）
特點
1、可有效避免刀具幹涉（shè）
2、對於直紋麵類零件，可采用側銑方式一（yī）刀成型
3、對一般立體型麵特別是（shì）較為平坦（tǎn）的大型表麵，可用大（dà）直徑端（duān）銑刀端麵（miàn）貼近表麵進行加工
4、可（kě）一次裝卡對工件上的多個空間表麵進行多（duō）麵、多工序加工
5、五軸（zhóu）加工時，刀具相對於工件表麵可處於最有效的切削狀態。零件表麵上的誤差分布均勻
6、在某些加工場合，可采用較（jiào）大尺寸的刀具避開幹涉（shè）進（jìn）行加工（gōng）
點接觸（chù）式（shì）
應用（yòng）最廣（guǎng）的（de）五軸加工型式
所謂點接觸式加工是指加工過程中以點接觸成型的加工方式，如球形銑刀加工、球形砂輪磨削等．這種加工方式的主要特點是；球形表麵法矢指向全空間，加工時對曲（qǔ）麵法矢有自（zì）適應能力，與（yǔ）線、麵接觸（chù）式（shì）加工相比較（jiào），其編程較簡單、計算量較小，並且隻要使刀具半徑小於曲麵最小曲率半徑就可避免幹涉．因而它適合任意曲（qǔ）麵的加工．但由於是點接觸成型，在切削點處切創速度趨近（jìn）於零，因而切削條件差，加工精度和效率低．
麵（miàn）接觸式
所謂麵接觸式加工是指以麵接觸（chù）成型的加工方式，如端麵銑（xǐ）削(磨削)加工．這種加（jiā）工方式的主要特點（diǎn）是：由於切削點有較高的切削速度，周期進給量大，因而它具（jù）有較高的加工效率和精度．但由於受成型方式和刀具形狀的影（yǐng）響，它主要適合於中凸曲率變化較平坦的曲麵的加工．
線接觸式
五坐標聯動數控加工當前和今後研究的重點
所謂線接（jiē）觸式加工是指加工（gōng）過程中以線接觸成型的加工方式，如圓柱周（zhōu）銑、圓錐（zhuī）周銑、樟形窿削及砂（shā）帶磨削等．這種加工方式的特點是（shì）：由於切削點處切削速度較高，因而可獲得較高的加工精度（dù），同時，由（yóu）於是線接觸（chù）成型，因而具有較（jiào）高的加工效率（lǜ），已（yǐ）發展到對（duì）任意曲麵線接觸加工的研究。
五軸聯動機床的使用，讓工件的裝夾變得容易。加（jiā）工時無需特（tè）殊夾具（jù），降低了夾具的成本，避免了多次裝夾，提高模具（jù）加工精度。采用（yòng）五軸技術加工（gōng）模具可（kě）以減少夾具的使用數量。另外，由（yóu）於五軸聯動機床（chuáng）可在加工中省去許（xǔ）多特殊刀具，所（suǒ）以降低了刀具成本。五軸（zhóu）聯動機床在加工中能（néng）增加刀具（jù）的（de）有效切削刃長度，減小切削（xuē）力，提高刀具使用壽命，降低成本。
采用五軸聯動機（jī）床加工模具可以很快的完成模具加工，交貨快，更好的保證模具的加工質量，使模具加工變得更加容易，並且使模具修改變得容易。在傳統的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑（xǐ）削加工。隨著模具製造技術的不斷發展，立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現（xiàn）代模具加工普遍使（shǐ）用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具加工中帶來好處非常明顯，但是如果用立式加工中心（xīn）的話（huà），其底麵（miàn）的線速度為零，這樣底（dǐ）麵的光潔度就很差，如果使用四、五軸聯動機床加工技術加工模具，可以克服上述不（bú）足。
發展趨勢
當前（qián）國外五軸聯動機床一歐美、日本為代表，這（zhè）些國家的五軸聯動數控機床代表了當今五軸聯動數（shù）控機床發展的最高水平。國外著名（míng）的機床廠五軸聯動數控機（jī）床技術（shù）發展重點可以歸結為：高速、高（gāo）精度、環保、智能、複合化。力矩電機在國外作為回轉坐標驅動裝置的（de）廣泛使（shǐ）用，使得國外機床進給機構實現了高速、低損耗、高精度（dù）、高效率的（de）目標。
首先（xiān）是（shì）采用直線電機驅動技術（shù）。經過十幾年的發展，直線電機技術已經非常成（chéng）熟。直線電（diàn）機剛開發出來易受幹擾和產熱量大的問題（tí）已（yǐ）經得到解決，而直線電機的定位技術，既在高速（sù）移動中快速停止，也有部分機床廠家（jiā）采用阻尼技術給予解決。直線電機的優點是直線驅動、無傳動鏈、無磨損（sǔn）、無反向間隙，所以能達到最佳的（de）定位精度。直線電機具有較高（gāo）的動態性，加速度可超過2g。采用直線電機驅（qū）動還（hái）具有可靠（kào）性高、免維護等特點。
其次是采用（yòng）雙驅動技術。對於較寬（kuān）工作台或龍門架型式，如果采用中間驅動，實際無法保證驅動（dòng）力在中心，容易造成傾斜，使得（dé）動態性能較差。使用雙驅動，雙光柵尺，一個（gè）驅（qū）動模塊，就能使動態性能非常完美。一個驅動指令，雙驅同（tóng）時工作，光柵尺來檢測兩點是否平衡，如（rú）果（guǒ）不平衡則通過不（bú）同（tóng）指（zhǐ）令使其達到平衡（héng）。當然，五軸聯動機床技術的發展還遠遠不止這些，許多技術在（zài）德（dé）馬吉的機床產品中都將會體現（xiàn）出（chū）來。
戰略（luè）意義
由於五軸聯動（dòng）數控機床係統（tǒng）價格十分昂（áng）貴（guì），加之NC程序製作較難（nán），使五軸係統難以“平民”化應用。隨（suí）著計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）係統取得了突破性發展，珊星公司等中（zhōng）國多家數控企業，紛紛推出五軸聯動（dòng）數控機床係統，打破了外國的技術封鎖，占（zhàn）領了這一戰略（luè）性產業的至高點，大大降低了其（qí）應（yīng）用成本，從而（ér）使（shǐ）中國（guó）裝（zhuāng）備製造業（yè）迎來了一個嶄新的時代（dài）！以信息技術為代表的現（xiàn）代科學的發（fā）展對裝備製造業注入了強勁的動力，同時（shí）也對（duì）它提出更強要求，更（gèng）加突（tū）出了機械裝備製造業作為高新技（jì）術產業化載體在推動整個社會技（jì）術進步和（hé）產業升級中無可替代的基礎作用。作為國民經濟增長和技術升級的原動力，以五軸聯動為（wéi）標誌的機械裝備製造業將伴隨著高新（xīn）技術和新興產業的發展而共同進步。中國（guó）不僅要做世界（jiè）製造的大國，更要做世界（jiè）製造強國！預計在（zài）不久（jiǔ）的將來，隨著五軸聯動數控（kòng）機床係統的普及推廣，必將為中國（guó）成為世界最強國奠定堅實的基礎！
價（jià）值
加工中心
加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工麵僅為工件的頂麵，臥式加工中心借助回轉工作台，也隻能完成工件的四麵（miàn）加工。目高檔的（de）加工中（zhōng）心正朝著五軸控製的方向發展，五軸聯動加工中心有高效率（lǜ）、高精度的特（tè）點，工件一次（cì）裝夾（jiá）就可完成五麵體的加（jiā）工。如配（pèi）置上五（wǔ）軸聯動的高檔數控係統，還可以對複雜的空（kōng）間曲麵（miàn）進行高精度（dù）加（jiā）工，更能夠適宜象汽車（chē）零部件、飛機結構（gòu）件等現代模具的加工。（本期介紹立式五（wǔ）軸加工中心）立式五軸加工（gōng）中心這類加工中心的回轉軸有兩種（zhǒng）方式，一種是工作台回轉軸。設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工（gōng）作範圍+30度至-120度。工作（zuò）台的中間還設有一個回轉台，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸（zhóu）與（yǔ）C軸的組合，固（gù）定在工作台上的工件除了底麵之外，其餘的五個麵都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以（yǐ）把工件細分成任（rèn）意角度（dù），加工出傾斜麵、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三（sān）直線軸實現聯動，就可加工出複雜的（de）空（kōng）間曲麵，當然這需要高檔（dàng）的數控（kòng）係統、伺服係統以及軟件的支持（chí）。這種設置方式的優點是主軸（zhóu）的結構比較簡單，主軸剛性非（fēi）常（cháng）好，製造成本比較低。但一般工作台不能（néng）設計太大，承重也較小，特別是當A軸（zhóu）回轉大於等於（yú）90度時，工（gōng）件切削時會（huì）對（duì）工作台帶來很（hěn）大的承載力 矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自（zì）行環繞（rào）Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶（dài）可（kě）環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度（dù）以上，實現上（shàng）述同樣的功能。這種設（shè）置方式的優（yōu）點是主（zhǔ）軸加工非常（cháng）靈活，工作台也可以設計的非（fēi）常（cháng）大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可（kě）以（yǐ）在這類加工中心上（shàng）加工。這種設計還有一大優點：我們（men）在使用球麵銑刀加工曲麵時，當刀具中心線垂直於加工麵時，由於（yú）球麵銑刀（dāo）的頂點線速度（dù）為零，頂點切出的工件表麵質量會很差，采用主（zhǔ）軸回轉的設計（jì），令主軸（zhóu）相對工件轉過一個角度，使球麵銑刀避開頂點切削，保證有一定的線（xiàn）速度（dù），可提高表麵加工質量。這種結構非常受模（mó）具高精度曲麵加工的歡迎，這是工作台回轉（zhuǎn）式加工中心難（nán）以做到的。為了達到回轉的高精（jīng）度，高檔（dàng）的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度（dù）精度都在幾秒（miǎo）以內，當然這類主（zhǔ）軸的回轉結（jié）構（gòu）比較複雜，製造成本也較（jiào）高。
