介紹
五軸聯動是數控術語，聯動是（shì）數控機床的軸（zhóu）按一定的速度同時到達某一個設定的點，五軸（zhóu）聯動是五個軸都可以。五軸聯動（dòng）數控機（jī）床是一種科技含量高、精密度高（gāo）專門用於加工複雜曲麵的機床，這種機床係統對一個國家（jiā）的（de）航空（kōng）、航天、軍事、科研、精密（mì）器械、高精（jīng）醫療設備等行業（yè），有著舉足輕重的影響力。裝備製造業是（shì）一國（guó）工業之基（jī）石，它為新技術、新（xīn）產品的開發和現代工業生產提供重要的手段，是不可（kě）或（huò）缺的戰略性產業。即（jí）使是（shì）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，對高檔的數控機床（chuáng）提出了急（jí）迫的大量需求。機（jī）床（chuáng）是一個國家製（zhì）造業水平的（de）象征。而代（dài）表機床製造業最（zuì）高境界的是（shì）五軸（zhóu）聯動數控（kòng）機床係統，從某種意（yì）義上說，反映了一個（gè）國家的工業發展水平狀況。長（zhǎng）期以來，以美（měi）國為（wéi）首的西方工業發達國家，一直把五軸聯動數控機床（chuáng）係（xì）統作為重要的戰略物資，實行出口許可證製度。特別是冷戰時（shí）期，對中國、前蘇聯（lián）等社會主義陣（zhèn）營實行封鎖禁運。愛好軍事的朋友可能知道著名的“東芝事件”：上世（shì）紀末，日本東芝公司賣（mài）給前蘇聯幾台五軸聯動的數控銑床，結果讓前（qián）蘇聯用於製造潛艇的推進螺旋槳，上了（le）幾個檔次，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（dōng）芝（zhī）公司違反了戰（zhàn）略物（wù）資禁運（yùn）政策，要懲處東芝公司。
種類
五軸聯動機床有立式、臥式和搖籃式二軸NC工作台，NC工（gōng）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（dà）類共（gòng）7種（zhǒng）五軸聯動方式（shì）都有各自的特點，無（wú）法說哪一種形式更好，隻（zhī）能說你的產品適合哪（nǎ）種類型的五軸加工。
(1)五坐（zuò）標聯動雙轉（zhuǎn）台機床
(A)旋轉坐標有足夠的行程範圍，工藝性能好．
(B)由（yóu）於（yú）受（shòu）結構的限製，擺動坐標的剛性（xìng）較低，成為整個機床剛性的薄弱環節．而雙轉台機床，轉台的剛性大大高於擺頭的剛性，從而提高（gāo）了機床總體剛性.
(C)便於發展成為加工中心（xīn）．隻需加裝獨立式刀庫及換刀機械手即可但雙轉台機床轉（zhuǎn）台坐標驅動功率較大，坐標轉換關係較複雜；
(2)五坐標聯動雙擺頭（tóu）機（jī）床（chuáng）
雙擺頭機床擺（bǎi）動坐標（biāo）驅動功率較小，工件裝卸方便且坐標轉換關係簡單
(3)五坐標聯動一擺頭一（yī）轉台機床
一擺（bǎi）頭一轉台式機（jī）床性能則介於上述兩者之間
特點
1、可有效避免刀具幹涉
2、對於直紋麵類零件，可采用側銑方式一刀成型（xíng）
3、對一般（bān）立體型麵特別（bié）是較為平（píng）坦的大型表麵，可用大直（zhí）徑端銑刀端麵貼近表麵進行加工
4、可一次裝卡對工件上的（de）多個空間表麵進行多麵、多工序（xù）加工
5、五軸加工時（shí），刀具相（xiàng）對於工件表麵可處於最有效的切削狀態。零件表麵上（shàng）的誤差分布均勻
6、在某些加工場合（hé），可采用較大尺寸的刀（dāo）具避開幹涉（shè）進行加工
點接觸式
應用最廣的五軸加工型式
所謂點接觸式（shì）加工是指加工過程中以點（diǎn）接（jiē）觸（chù）成型的加工方式，如球形（xíng）銑刀加工、球形砂輪磨削等．這種加（jiā）工方式的（de）主要特點是；球形表麵法矢指向全空間，加工（gōng）時對曲麵法矢有自適應能力，與線、麵接（jiē）觸式加工相比較（jiào），其編程較簡（jiǎn）單、計算量較小，並（bìng）且隻（zhī）要使刀具半徑小於曲麵（miàn）最小（xiǎo）曲率半徑就可避免幹涉（shè）．因（yīn）而（ér）它適合任意曲麵的加工．但由於是點接觸成型（xíng），在切削點處（chù）切創速度趨近於（yú）零（líng），因而切削條件差，加工精度和效率低．
麵接（jiē）觸式
所謂麵接觸式加（jiā）工是指以麵接觸成型的（de）加工方式，如端（duān）麵銑（xǐ）削(磨削)加工．這種加工方式的主要特點是：由於切削點有較（jiào）高的切削速度，周期（qī）進給量大，因而它具有較高的加工效率和精度．但由於受（shòu）成型方式和刀具形狀的影響，它主要適合於中凸曲率（lǜ）變化較平坦（tǎn）的曲麵的（de）加（jiā）工．
線接觸式
五坐標（biāo）聯動數控加工當（dāng）前和今後研究的重點
所謂線接觸式加工是指加工過程中以線接觸成型的加（jiā）工方式，如圓柱周銑、圓錐周（zhōu）銑、樟形窿削及砂帶磨削等（děng）．這種加工方式的特點是：由於切削點處切削速度較高，因而可獲得較高的加工（gōng）精度，同時，由於是線接觸成型，因而具有較（jiào）高的加工效率，已發展到對任意曲麵線接觸加工的研究。
五軸聯動機（jī）床的使用，讓工件的裝夾變得（dé）容易。加工時無需特殊夾具，降低了夾具的成本（běn），避免了多次裝夾，提高模具加工精度。采用五軸技術加工模具（jù）可以減少夾具的使用（yòng）數量。另外，由於五軸聯動機床可在加工中省去許多特殊刀具，所以降低了刀具成（chéng）本（běn）。五軸聯動機床在（zài）加工中（zhōng）能增加刀具的有效切削刃長度，減小切削力，提高刀具使用壽命，降低成本。
采用五軸（zhóu）聯動機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（zhì）量，使模具加（jiā）工變得更加容（róng）易，並（bìng）且使（shǐ）模具修改變得容易。在傳統的模具加工中，一般用（yòng）立式加工中心來完成工件的銑（xǐ）削加工。隨著模具製（zhì）造技術的不斷（duàn）發展，立式加工中心本身的一些弱點（diǎn）表現得越（yuè）來（lái）越明顯。現代模具加工（gōng）普遍（biàn）使（shǐ）用球頭銑刀來加（jiā）工，球（qiú）頭銑刀（dāo）在模具加（jiā）工（gōng）中帶來好處非常明顯，但是如（rú）果用立式加工中（zhōng）心的話，其底麵的線速度為零（líng），這樣底（dǐ）麵的光潔度就很差，如果使用四、五軸聯（lián）動（dòng）機床加工技術加工模具，可以克服上（shàng）述不足。
發展趨勢（shì）
當前國外五軸（zhóu）聯動機床一歐美、日本為代表（biǎo），這（zhè）些國家的五軸聯動數控機床（chuáng）代表了當今五軸聯動數控（kòng）機床發展的最高水平。國外著名的機（jī）床廠五軸聯動數控機床技術發展重點可以（yǐ）歸結為：高速、高精度（dù）、環保、智能、複合化。力矩電機在國（guó）外作為回（huí）轉坐標驅動裝置的廣泛使用，使得國外機床進給機構實現了高速、低損耗、高精度、高效率的目標。
首（shǒu）先是采用（yòng）直線電（diàn）機驅動技術。經過十幾（jǐ）年的發展，直線電機技術已經非常（cháng）成熟。直線電機剛開（kāi）發出來易受幹擾和產熱量大的問題已（yǐ）經得到解決，而直線電機（jī）的定（dìng）位技術（shù），既在高速移動中快速停止，也有部分機床廠家采用（yòng）阻尼（ní）技術給予解決。直線電機的優（yōu）點是直線驅動（dòng）、無傳動鏈、無磨損、無反向（xiàng）間隙，所以能（néng）達到最（zuì）佳的定位（wèi）精度。直線電機具有較高的動態性，加速度可超過2g。采用直（zhí）線電機驅動還具有可靠性高、免維護等特點。
其次是（shì）采用雙驅動技術。對於較（jiào）寬工作台（tái）或龍門架型式，如果采用中間驅動，實際無法保證驅（qū）動力在中心，容易造成傾斜（xié），使得動態性能較差。使用雙驅動，雙光柵尺，一個驅動模塊，就能使動（dòng）態（tài）性能非常完美。一個驅動指令，雙驅（qū）同時工（gōng）作，光（guāng）柵尺來檢測兩點是否平衡（héng），如（rú）果（guǒ）不平衡則通過不同指令使其達到平衡。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）德馬吉的機床產品中都將會體現出來。
戰略（luè）意義
由於五軸聯動（dòng）數控機床係統價格十分昂（áng）貴，加之NC程序製作較難，使五軸（zhóu）係統難以“平民”化應用。隨著計算機（jī）輔助設計（CAD）、計算機輔助（zhù）製（zhì）造（CAM）係統取得了突（tū）破性發展，珊星公司等中國多（duō）家數（shù）控企業，紛紛推出五軸聯動數控機床係統，打（dǎ）破了外國的技術封鎖，占（zhàn）領了這一戰略性產業的至高點，大（dà）大降低了其應用成本，從而使中國裝備製造業（yè）迎來了一個嶄新的時代！以信息技（jì）術為代表的現代科學的（de）發展對裝備製造業注入了強勁的動力，同時（shí）也對它（tā）提出（chū）更強要求，更加突出（chū）了機械裝備製造業作（zuò）為高新技術產業化載體在推動整個社會技術進步和產業升級中無（wú）可替代的基礎作用。作為國民經濟增長（zhǎng）和技術升（shēng）級的（de）原動力，以（yǐ）五軸聯動為標誌（zhì）的（de）機械裝備製造業將伴隨著高新技術和新興產業的發展而共同進步。中國不僅要做世界製造的大國，更要做（zuò）世界製造強國（guó）！預計在不久的將來，隨著五（wǔ）軸聯動數控機床係統的普及推廣，必將為中國（guó）成為世界最強國（guó）奠定堅（jiān）實的基礎！
價值
加工中心
加工中心一般分為立式加工中心和臥式加（jiā）工中（zhōng）心，立式（shì）加工中心（三軸）最有效的加工麵僅為工件的頂麵，臥式加工（gōng）中心借助回轉工作台，也隻能完成工件的四麵加工。目高檔的（de）加工中心正朝著五（wǔ）軸控製的方向發展，五軸聯（lián）動加工中心有高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成五麵體的加工。如配置上五（wǔ）軸聯動的高（gāo）檔數控係統，還可（kě）以（yǐ）對複雜的空間曲麵（miàn）進行高精度加工，更能夠適宜象汽車零（líng）部件（jiàn）、飛機結構（gòu）件等現代（dài）模具的加工。（本期介（jiè）紹立式五軸加工中心）立式五（wǔ）軸加工中心這類加工中心的回轉軸有兩種方式，一種（zhǒng）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軸一般工作範圍+30度至-120度。工作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（zhóu）都是360度回轉（zhuǎn）。這（zhè）樣通過A軸（zhóu）與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了（le）底麵（miàn）之外（wài），其餘（yú）的五個麵都可以由立（lì）式主（zhǔ）軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為（wéi）0.001度，這樣又（yòu）可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜麵、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出複雜的空間曲麵，當然這需要高檔的數（shù）控係統、伺服係統以及軟件的支持。這種設置方式的優點（diǎn）是（shì）主（zhǔ）軸的結構比較簡單，主軸剛（gāng）性非常好，製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於等於90度時，工件切削（xuē）時會對工作台（tái）帶來很大的承載力 矩。 另一種是依（yī）靠立式主軸（zhóu）頭的回轉。主（zhǔ）軸前端是（shì）一個回轉頭，能自行（háng）環繞Z軸360度，成為C軸，回（huí）轉頭上還有帶可環繞（rào）X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以（yǐ）上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作台也可以（yǐ）設計的非常（cháng）大，客機龐大的機（jī）身、巨大的發動機殼都（dōu）可以在這類加工中心上加工。這種設（shè）計（jì）還有一大優點：我們在使用球麵銑刀加工曲麵時，當刀具中心線垂（chuí）直於加工麵時，由於球麵銑刀的頂點線（xiàn）速度為零，頂點切出的工件表麵質量會很差，采（cǎi）用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一（yī）個角度，使球麵銑刀（dāo）避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表麵加工質量。這種結構非常受模具高精（jīng）度曲麵加工（gōng）的歡迎，這是工作台回轉式加工中心難以（yǐ）做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還（hái）配置了圓光柵尺反饋，分度精度都（dōu）在幾秒以內，當然這類主（zhǔ）軸的回轉結構比較複雜（zá），製造成本也較高。
