五轴加工的特点及其发展

158机床

    五轴联动加工技术是指一个复杂形状的表面需要用5个独立轴共同进行数控插补运动才能获得光顺平滑形面的加工技术。虽然从理论上讲任何复杂表面都可用X、Y、Z三轴坐标来表述，但实际加工刀具并不是一个点，而是有一定尺寸的实体，为了避免对空间扭曲面加工时出现刀具与加工面间的干涉以及保证曲面各点的切削条件的一致性，需要调整刀具轴线与曲面法矢间在两维方向上的夹角。五轴联动与三轴联动相比能加工误差与表面粗糙度减少至1/3～1/6。

    五轴联动加工的轴数是指加工同一表面时所需独立运动的轴的数量，而非指该数控拥有的可控制轴的数量。例如龙门铣床为保证横梁升降的平行性，需要左右两根驱轴W1，W2同步运动，也就是以W1为主动轴，而使W2轴与之保持同步。因此，它们只能作为1根独立运动轴。另外如果复杂雕塑表面具有回转体特征的话，不需要Y轴运动，可以在数控车床或车削中心上实现，其最多联动轴数大多为四个独立轴。

1. 五轴加工机床的特征及选用

    无论是五面加工机床还是五轴联动加工机床，它们都是在X、Y、Z三个直线运动轴的基础上至少增加A、B、C三个回转运动轴中任两个回转轴，由此导出多样的五轴加工机床的布局方案。针对加工件的形状、尺寸、重量、要求精度、材料的机械性能和切削栽荷等因素，可以确定适用的机床结构布局。

    基于立式加工中心和卧式加工中心三直线轴结构布局基础上配置不同的回转运动型式可以得出多种布局，以适应不同场合的需要。回转轴型式有两类：一类是刀具系统与工件系统各有一个回转运动轴，第二类是两个回转轴均配置给刀具系统或工件系统，通常称之为双摆铣头或双摆转台。例如，有A/C 和B/C 两种双摆转台，虽然工作原理大致相同，但A/C转台有可左右支承刚性较大，但当台面向后转时，由于空间狭窄为防止干涉一般摆角较小（图2），而B/C转台通常为单臂支承刚性较小，但摆角范围大，易观察，适宜小型零件的加工。