日本大隈五轴机床 | 一文详解五轴数控加工的分类、优势和应用

　　随着科技的不断进步，五轴数控技术作为一项重要的制造技术不断蓬勃发展，已经成为现代制造业中必不可少的一部分。

　　五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。

　　五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的手段。

　　五轴数控技术以其高精度、高效率等优势，实现在不同行业中的广泛应用，下面我们就来详细介绍一下。

　　1、多轴加工的基本概念

　　多轴加工通常是指4轴和4轴以上联动加工。

　　相对于传统的三轴加工而言，多轴加工改变了加工模式，增强了加工能力，提高了加工零件的复杂度和精度，解决了许多复杂零件的加工难题，高速和多轴加工技术的结合，多轴数控铣削加工在很多领域都替代了原先效率很低的复杂零件的电火花和电脉冲加工，多轴数控铣常常用于具有复杂曲面零件和大型精密模具的精加工，多轴加工技术已经广泛应用于航空航天、船舶、大型模具制造及军工领域，是目前复杂零件型面精加工的主要解决方法。

　　2、五轴联动数控的分类

　　主要可分为摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台+90°B轴、NC工作台+45°B轴、NC工作台+A轴、二轴NC 主轴等。

　　(1)双摆头形式（+A ,+C）

　　(2)俯垂型摆头式（+B ,+C 刀具）

　　(3)双转台形式(NC工作台)

　　(4)俯垂型工作台式（+B ,+CNC工作台）

　　(5)一摆一转形式（+A ,NC工作台）

　　3、五轴加工的众多优点

　　说起五轴机床的特点，就要和传统的三轴设备来比较。

　　生产中三轴加工设备比较常见，有立式、卧式及龙门等几种形式。

　　常见的加工方法有立铣刀端刃加工、侧刃加工，球头刀的仿形加工等。

　　但无论哪种形式和方法都有着一个共同的特点，就是在加工过程中刀轴方向始终保持不变，机床只能通过X、Y、Z 三个线性轴的插补来实现刀具在空间直角坐标系中的运动。

　　所以，在面对下面这些产品时，三轴机床效率低、加工表面质量差甚至无法加工的弊端就暴露出来了。

　　与三轴数控加工设备相比，五联动数控机床有以下优点：

　　1. 保持刀具最佳切削状态，改善切削条件

　　如上图，在左图中三轴切削方式，当切削刀具向顶端或工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。

　　而要在此处也保持最佳切削状态，就需要旋转工作台。

　　而如果我们要完整加工一个不规则平面，就必须将工作台以不同方向旋转多次。

　　可以看见，五轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0的情况，获得更好的表面质量。

　　2. 有效避免刀具干涉

　　针对航空航天领域内应用的叶轮、叶片和整体叶盘等零件的加工，三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求，而五轴机床就可以满足。

　　同时五轴机床还可以使用更短的刀具进行加工，提升系统刚性，减少刀具的数量，避免了专用刀具的产生。

　　3. 减少装夹次数，一次装夹完成五面加工

　　可以看出五轴加工中心还可以减少基准转换，提高加工精度。

　　在实际加工中，只需一次装夹，加工精度更容易得到保证。

　　同时五轴加工中心由于过程链的缩短和设备数量的减少，工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少。

　　这意味着您可以用更少的夹具，更少的厂房面积和维护费用，来完成更高效更高质量的加工！

　　4. 提高加工质量和效率

　　五轴机床可以采用刀具侧刃切削，加工效率更高。

　　5. 缩短生产过程链，简化生产管理

　　五轴数控机床的完整加工大大缩短了生产过程链，可以使生产管理和计划调度简化。

　　工件越复杂，它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。

　　6. 缩短新产品研发周期

　　对于航空航天、汽车等领域的企业，有的新产品零件及成型模具形状很复杂，精度要求也很高，因此具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五轴数控加工中心可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题，大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。

　　综上所述，五轴机床实在是有太多太多优点，但是五轴机床刀具姿态控制、数控系统、CAM编程和后处理都要比三轴机床复杂的多！

　　4、在制造业中的应用和重要性

　　五轴加工技术首先是应用在具有复杂曲面的零件的加工上，特别在解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、大型柴油机曲轴等方面具有独特的优势。

　　因此，高精度高速五轴联动数控机床对于一个国家的军事、航空航天、精密医疗设备、科学研究、精密仪器等行业有着举足轻重的影响力，同时，由于刀具、驱动、控制和机床等技术的不断进步，高速加工和高效加工，特别是高速硬铣已在模具制造业中得到了广泛应用和推广，传统的电火花加工在很多场合已被高速硬铣所替代。

　　成功的五轴加工应用 不仅仅是买到五轴加工中心和某些五轴CAM软件就行了，加工中心必须适合加工模具。

　　当考虑到五轴加工时，必须考虑利用五轴加工模具的目标是：

　　尽可能用最短的切削工具完成整个工件的加工，也包括减少编程、装夹和加工时间，但能得到更加完美的表面质量。

　　在现代制造业中，五轴数控技术扮演着至关重要的角色。

　　它的重要性主要体现在以下几个方面：

　　（1）提升产品质量和精度

　　五轴联动数控机床可以实现对复杂曲面的加工，提高了产品的质量和精度。

　　在高精度零部件加工中，五轴数控机床可以确保产品的尺寸精度和表面光洁度，满足客户对精密零件的要求。

　　（2）提高生产效率和降低成本

　　零件加工时可以在一台机床上完成多个加工步骤，减少了零件的夹持次数和工装更换时间，提高了生产效率。

　　同时，精确的加工过程可以减少零件的废品率，降低了制造成本，提升了企业的竞争力。

　　（3） 实现复杂零件加工

　　随着产品设计的复杂化和多样化，对加工设备的要求也越来越高。

　　五轴数控技术通过多轴同时工作、多面加工等特性，可以实现对复杂零件的高效加工，适应了市场对多样化、个性化产品的需求。

　　（4）推动制造业智能化发展

　　五轴数控技术作为数字化制造的重要组成部分，促进了制造业的智能化发展。

　　通过与人工智能、大数据等技术的结合，五轴数控机床可以实现智能化运行、自动化加工，提高了生产线的智能程度和生产效率。