五轴联动数控雕刻机结构设计
立式铣削五轴五联动加工中心设计
目录第一章概述--------------------------------1.1 课题研究内容----------------------1.2 国内外相关技术现状----------------1.3 课题分工及简介---------------------第二章技术支持及其发展趋势----------------2.1 虚拟制造的应用及发展-------------2.2 相关软件介绍---------------------第三章具体设计方案3.1 设计参数计算---------------------3.2 造型设计-------------------------第四章装配及其仿真4.1 零件的装配-----------------------4.2 装配仿真-------------------------第五章设计结论及参考文献-------------------第一章概述1.1 课题研究内容：本次设计的主要任务是立式铣削五轴五联动加工中心，它具有较强的数控功能，可以加工各种复杂轮廓表面的工件。
可作铣、镗、钻孔等加工，广泛应用于机械制造业。
它可以实现五轴控制、五轴联动。
主轴电机采用交流伺服驱动系统，可实现主轴的自动无级变速。
它采用了自动液压拉松刀结构，使刀具交换方便快捷。
这一部分主要是主轴头的设计，主轴头可沿X、Y、Z三个方向移动，并可绕A（B）、C轴作旋转运动，具有很大的灵活性，且加工性能好。
安装专用刀杆及附件，可以加工平面，斜面、螺旋面、沟槽、花键、弧形槽等等。
通过转动的主轴头，机床可实现铣削空间前半球任意角度的加工它采用精密同步带传递主传动，采用伺服电机实现摆动，该主轴头具有较高刚度，主轴转速变换范围宽。
主轴电机为28KW，采用高速钢或硬质合金刀具可进行高速度的强力切削，主轴头与滑枕作成分离式，便于用户安装拆卸。
主传动采用变六变频的无级调速，便于用户选用适合的切削转速和参数。
五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨
五轴联动机床的结构性能分析与设计探讨1五轴联动机床简介五轴联动机床(5-axis CNC machine)是由以水平方向运动的数控五轴联动机械组成的机床。
它能够根据用户提供的工艺要求，在复杂的立体坐标空间中进行加工，从而节省加工时间，提高产品的精度。
五轴联动机床可以实现与立体坐标空间相关的各种复杂的圆弧和曲线的切削，并且特别适用于进行螺旋形曲线加工。
2结构特点五轴联动机床包括X、Y、Z、A、B五轴，A、B轴是在与X、Y、Z 轴成六边形结构的组合机架上安装的可移动且可自由旋转的垂直轴。
通过多轴联动加工，使硬件设备能够实现六轴以上机床的效果，大大改善了加工时间、加工效率和加工精度。
它还可以在相同的座标系中控制转轴的进给和结构体的旋转，从而消除了坐标死角问题。
3性能分析五轴联动机床的优点是加工精度高，可以在复杂的立体坐标空间中进行高精度的加工；它可以实现多轴联动加工，从而极大地改善了加工时间和效率；同时，它能够在统一的座标系内控制转轴进给和结构体旋转，有效消除坐标死角带来的问题。
4设计探讨五轴联动机床的设计着重于提高工件表面的精度，实现多轴的坐标联动，消除加工中的坐标死角问题。
具体到设计上，要详细分析物料的结构特征以及工艺要求，明确表面处理要求、加工参数，以确定联动轴之间旋转关系。
在总体设计上，要充分考虑到机床应有的节能减振、智能控制、定位准确等特性，实现机床系统自动化、智能化等。
5结论五轴联动机床是智能化、多轴高精度加工设备，能够有效地改善传统机床的加工方式，提高产品的精度和效率，为保证最大的生产效率添加了用于精密加工的全新工具。
因此，五轴联动机床在未来产品的加工中具有重要的作用，将成为制造业的发展的新趋势。
高速龙门铣床五轴联动的结构设计
高速龙门铣床五轴联动的结构设计摘要：对现在机床的五轴联动结构进行了结构分析、对比，设计出了高速龙门铣床五轴联动的结构。
五轴联动结构设计中又主要对五轴联动铣头（行业中称“五轴头”）进行了详细设计，结构中采用了精密齿轮啮合与双导程蜗轮蜗杆驱动，既保证了结构紧凑，精度也较高。
关键词：五轴联动 结构设计 五轴联动铣头 双导程蜗轮蜗杆一、前言数控机床是当代制造业的主流装备，是市场的热门商品。
我国数控机床经历30多年来的发展，现已颇具规模，机床已涉及超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域。
但与机床高度发达的国家相比，我国机床的总体制作水平还是存在着一定的差距，相当明显的是：在我国，对于四轴联动以上的机床，大部分来自国外，再加上西方国家对我国在这方面的技术封锁，在一定程度上影响了我国数控机床的发展。
本人课题在借鉴大量国内外机床资料的基础上，根据一特定方案设计出虚拟样机---五轴联动高速数控龙门铣床。
此论文是节选其中五轴联动的结构设计部分。
二、五轴联动现状及其分析大多数高级的数控铣床的数控装置都可控六根基本轴，即X, Y, Z 三根运动轴和绕X, Y, Z 三根运动轴旋转的A 、B 、C 三根回转轴。
五轴联动指的是在六根基本轴中，机床数控装置能控制其中五根轴同时达到空间某一点，通俗的讲就是指其中五根轴能同时对某一点进行运动加工。
根据机床实际情况，五轴联动通常是在X 、Y 、Z 三根运动轴基础上增加由A 、B 、C 三个回转轴中任意两个回转轴所组合的运动， 2个回转轴可以都配置在刀具切削头部位（通常称摆动轴）或工件安装部位（通常称旋转工作台），也可在这两个部位上分别配置1个回转轴。
根据这些配置方式可以组合出的有效布局方案共有：2233212C P +=种。
1、双旋转工作台的高速五轴机床，它应用比较多的是铣镗类机床。
这种机床也有多个类型和品种，较简单的是在数控镗铣床的工作台上附加A/B 轴转台，配上相应的数控系统，实现X 、Y 、Z 三个直线运动和 A/B 轴两个旋转运动并可联动。
五轴联动立式加工中心结构设计
五轴联动立式加工中心结构设计简介作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术，五轴联动立式加工中心在加工方面有着不可替代的优点：1) 能够加工一般三轴联动机床不能加工或者无法一次装夹加工完成的连续光滑的自由曲面。
例如航空发动机转子、大型发电机转子、大型船舶螺旋桨等，更多行业技术请关注微新机械公社圈由于五轴联动立式加工中心在加工过程中刀具相对于工件的角度可以随时调整，避免了刀具的加工干涉，因此五轴联动立式加工中心可以完成三轴联动机床不能完成的许多复杂的加工；2) 可以提高自由空间曲面的加工精度、加工效率和加工质量。
相对于三轴数控机床加工一般的型腔复杂的工件，工件一次装夹就可完成五面体的加工，并且由于五轴数控加工中心加工时可以随时调整位姿角，五轴联动立式加工中心可以以更好的角度加工工件，避免了多次装夹，大大提高了加工效率、加工质量和加工精度；3) 在零件加工过程中，大量的时间将消耗在搬运工件、上下料、安装调整等时间上，为了尽可能减少这些时间，五轴加工中心大量使用。
其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。
因此，五轴联动立式加工中心的重要作用使其成为当今数控工业发展的热点和重点。
五轴联动立式加工中心结构设计底座 1，在底座 1 的上部两侧分别设有左床身 12 和右床身 2，在左床身12 和右床身 2 的上部内侧分别设有 Y 轴重载滚柱线轨 3，一 Y 向运动的横梁 5 安放在Y 轴重载滚柱线轨 3上，左床身 12 和右床身 2 的上部两端分别设有第一马达座和第一尾端座，在第一马达座和第一尾端座之间分别设有 Y 轴丝杠 4，Y 轴丝杠 4 与横梁 5 螺母法兰面结合并通过Y 轴丝杠 4 驱动做 Y 向运动，在横梁 5 的上端面和左侧面设置有 X 轴重载滚柱线轨，在横梁 5的 X 轴重载滚柱线轨 7 上设有可 X 向运动的滑座 11，横梁 5 的左侧斜面上安装有第二马达座，横梁5 的右侧侧斜面上安装有第二尾端座，第二马达座和第二尾端座之间安装有 X 轴丝杠 8， X 轴丝杠 8 与滑座11 的底部螺母法兰面结合并通过X 轴丝杠 8 驱动做做 X 向运动，滑座 11 的内侧侧面上设置有Z 轴重载滚柱线轨 10，滑座 11 的前端上部安装有第三马达座，下部安装有第三尾端座，第三马达座和第三尾端座之间设有 Z 轴丝杠 15，Z 轴丝杠 15 与一机头 9 右侧螺母法兰面结合并通过Z 轴丝杠 15 驱动做 Z 向运动，机头 9 内的主轴孔内装有可高速旋转的电主轴 6，机头 9 的上端安装有气缸导向板 18，滑座 11 的上端安装气缸支撑板17，气缸固定板 17 上安装有气缸 16，右床身 2 和左床身 12 之间安装有带高动态特性力矩电机的双轴转台 14，底座 1 的后部且在右床身2 和左床身 12 之间的空腔内安放有刀库 13。
五轴联动加工中心关键部件：全自动AC双摆头结构设计
五轴联动加工中心关键部件：全自动AC双摆头结构设计简介近几年来，由于国家的大力扶植和相关产业的带动，我国数控机床产业得到了迅猛发展，逐渐朝着大型，高速，高精等领域发展。
但是，与数控机床产业配套的关键功能部件的发展明显滞后。
全自动A/C 双摆头是大型数控机床的核心功能部件，它是一个集机械，液压，电气等为一体的高度集成系统，包括液压电气走线技术、密封技术、冷却技术、循环润滑技术、制动技术、消隙技术和定位夹紧技术等关键性技术，一直以来都被德国、意大利、美国和日本等国家的知名机床企业和功能部件企业垄断。
我国数控机床产业起步较晚，目前全自动 A/C 双摆头仍处于低档次阶段，不能满足数控机床高速度和高精度的要求。
为了满足国内数控机床领域高速度和高精度要求，需要购买使用国外的数控机床。
据不完全统计，国外数控机床厂商的售价中全自动 A/C 双摆头的价格占数控机床总价的30％左右，并且该全自动A/C 双摆头在日后的保养和维修等各方面成本都很高，因此研发一种速度快，精度高，且成本较低的全自动 A/C 双摆头具有现实意义。
优点通过设置的传动系统传递数控机床的动力，通过设置的 C 轴转位系统来调整 C 轴方向的转动角度，通过设置的 A 轴转位系统调整 A 轴方向的转动角度，当机床驱动传动轴时，传动轴通过传动机构带动驱动轴转动；在第一 C 轴齿盘和第二 C 轴齿盘啮合，第一 C 轴转位齿轮和第二 C 轴转位齿轮分离时，向第二腔室内通入液压油，下箱体带动与其连接的所有部件整体下移，最终第一 C 轴齿盘和第二 C 轴齿盘分离，第一 C 轴转位齿轮和第二 C 轴转位齿轮啮合，此时，机床带动传动轴旋转，由于第一 C 轴转位齿轮和第二 C 轴转位齿轮处于啮合状态，因此，下箱体及与其连接的所有部件均随着传动轴绕 C 轴转动，当C 轴转至指定角度后，向第一腔室内通入液压油，下箱体带动与其连接的所有部件整体上移，最终第一 C 轴转位齿轮和第二 C 轴转位齿轮完全分离，同时第一 C 轴齿盘和第二 C 轴齿盘啮合，实现 C 轴转位系统的一次调整；在第一 A 轴齿盘和第二 A 轴齿盘啮合，第一 A 轴转位齿轮和第二A 轴转位齿轮分离时，向第四腔室内通入液压油，A 轴活塞移动，主轴箱带动与其连接的所有部件整体向第一 A 轴转位齿轮方向移动，最终第一 A 轴转位齿轮和第二 A 轴转位齿轮啮合，第一A 轴齿盘和第二A 轴齿盘分离；机床带动传动轴旋转，由于第一A 轴转位齿轮和第二A 轴转位齿轮处于啮合状态，因此，主轴箱以及与其连接的所有部件均绕 A 轴旋转，当转至指定角度后向第三腔室内通入液压油，A 轴活塞移动，主轴箱带动与其连接的所有部件整体向第二 A 轴齿盘方向移动，最终第一 A 轴齿盘和第二 A 轴齿盘啮合，第一A 轴转位齿轮和第二 A 轴转位齿轮分离，实现 A 轴转位系统的一次调整，速度快，精度高，且结构简单、成本较低；当 C 轴转位系统还包括 C 轴缸套和 C 轴活塞，通过 C 轴活塞、C 轴缸套和上箱体形成第一腔室，通过C 轴缸套和上箱体之间形成第二腔室，结构简单，安装方便，可靠性高；当上箱体上设置有用于与数控机床连接的多个主拉钉，上箱体的上端部的一侧设置多个定位方键时，机床通过主拉钉将全自动双摆头拉起，在拉起的过程中通过定位方键进行定位，切削动力由机床传递给传动轴，保证双摆头与机床连接的可靠性，并且大大提升机床的自动化程度；当上箱体上设置有快接插头时，A/C 双摆头所需要的压缩空气，液压油，冷却液，电源等均由机床通过快插接头供给，结构简单，成本较低。
经济型五轴雕刻数控机床的设计与实现
［２ ］ 第３ 卷 １４ ３
第１ 期
２１－ （ ） ０ １ 下 １
１
对 于 Ａ、Ｂ 两轴 ，精密 电控 旋转 台选 用的步 进电机 每 ２ ０步转 一 周 ，即 单 脉 冲 １ ｏ ０ ． ，转 台 的减 速 比 ８ ｉ １０ ＝ ８ ，步 进 电机 驱 动 器 的细分 数 Ｍ ＝ ４ 。所 以数 控 系统每输 出一个 脉冲 Ａ、Ｂ两 轴所转 的角 度为 ：
Ｘ 、
一 ＿ ¨ ．一 。 。
工 相 比 ，主 要 有 １ 高 加 工 质 量 和 效 率 ，２ 扩 ）提 ） 大 工 艺 范 围 ，可 以用 于 复 杂 曲面 和斜 空 斜 面 的加
工 ；同时 ，五轴 加 工 也 存 在 很 多 难 点 ，需 要在 开 发 的过 程 中重 点考 虑 的 问题 。主 要体 现 在 １ ）五轴 数 控 编 程 抽象 ，操作 困难 ， 可能 在 加 工 控件 曲面 时 ，需要 多次 坐标 变换 和空 间 几何运 算 ； ） Ｎ ２对 Ｃ
０ 引言
五 轴 加 工 是 指在 一 台机 床上 至 少有 五 个 坐标
轴 ，三个 直 线 坐 标 和 两个 旋 转 坐 标 ，而 且 可 以在 计算机 数 控 系统的 控制 下 同时协 调 运动 进行 加工 。 这 样 五 轴联 动 数 控 加工 与一 般 的 三轴 联 动 数控 加
机 械本体部分的结构示意如 图 ｌ ，Ｘ轴 通 过 工 作
结 合雕 刻加 工 特 点 ，经过 对 雕 刻 过 程 的 空 间
结 构 和 改 装 可 行 性 分 析 ， 采 用 ｘ，Ｙ，ｚ，Ａ，Ｂ
数 据 文 件 的加 工 代 码 切 深过 大 时 报警 的方 检 测 。在 系 统设 计 中 ，为 了 减 少下 位 机 （ 片 机 Ａ ８Ｃ ２ 单 Ｔ ９ ５ ）的 运 算 量 ，数 控
五轴联动数控雕刻机结构设计
五轴联动数控雕刻机结构设计作者：解晨宁来源：《科技创新导报》2019年第33期摘; ;要：五轴联动数控雕刻机具有高效率、高精度的特点。
配上五轴联动的高级数控系统，就具备对造型复杂的曲面空间进行高精度加工，并且能够实现对机床零部件、飞机构件等现代磨具的加工。
五轴联动雕刻机总体上结构紧凑，容易操作，安全性能好，刚度大，方便保养及维修，创新性高。
关键词：数控; 五轴; 雕刻机; 结构中图分类号：TG659; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0057-02Abstract： Five axis machining center with high efficiency， high accuracy. If with the five axis linkage CNC system， but also on the complex spatial curved surface for precision machining， can adapt the like machine parts， aircraft components and other modern abrasive processing.Five-axis linkage engraving machine generally meets the design requirements.On the whole， the five-axis linkage engraving machine has compact structure， easy operation， good safety performance， high stiffness， convenient maintenance and maintenance， and high innovation.Key Words：CNC;five-axis;Engraving machine;Structure1; 五轴联动数控雕刻机的整体设计方案1.1 五轴联动数控雕刻机的工作原理五轴联动数控雕刻机是一个三维数控系统，与普通数控机床相似，系统将数据通过USB 接口发送给单片机，刀具走刀刀位指令将传送到系统，系统会自动表达用户交互功能界面，系统将算出的刀具走位数据信息转化成数字信号，系统将这些信号转化为伺服电机的脉冲信号，使得雕刻机床沿X方向，Y方向，Z方向三根轴的刀具走位。
五轴联动数控机床的设计与研究
五轴联动数控机床的设计与研究随着机械制造业的发展，五轴联动数控机床已经成为了工业制造中不可或缺的一部分。
这种机床具有越来越广泛的应用前景，可以满足复杂薄壁零件的加工需求。
本文将从设计和研究两个方面介绍五轴联动数控机床的相关内容。
一、五轴联动数控机床的设计五轴联动数控机床是一种能够及时调整工作坐标系的机器，其中螺旋插补系统控制器的主轴是一种独特的五轴联动系统。
设计一个五轴联动数控机床需要考虑以下主要因素：1、传动系统传动系统是机床中一项非常重要的部分，直接影响到机床的性能。
在五轴机床中，采用齿轮传动和链传动的方法。
齿轮传动比链传动更加稳定、准确、耐用，一些精密机床也会使用直接驱动技术。
2、处理器和控制器五轴数控机床的处理器系统需要能够准确执行各种计算和运算任务，以便实现高度的控制精度和精准度。
同时，相关的控制器也需要能够实现高速的数据传输、控制和确保稳定性。
3、机械结构机械结构是机床中另一个非常重要的部分，通常采用刚性框架、机械手臂和伺服电机来实现五轴联动机床的稳定结构。
刚性框架具有高度的刚度和精度，可以保证零件的加工质量。
机械手臂则可以支持刀具运动，伺服电机则可以对刀具进行实时控制。
4、人机交互界面五轴联动数控机床需要有直观、易于操作的人机交互界面。
机床操作人员可以通过交互界面轻松调整五轴联动系数和各个轴的参数。
二、五轴联动数控机床的研究五轴联动数控机床的研究领域非常广泛，主要涉及以下方面：1、模型构建实现五轴联动的机床模型需要建立一个全球统一的数学模型，考虑到机床结构、动力和切削力等系数。
在五轴联动加工过程中，所有的轴向变量的运动都是依靠模型来进行研究和实践的。
2、刀路规划刀路规划在机床加工中是一个非常重要的环节，它直接影响到零件加工的质量。
在五轴联动中，刀路规划必须考虑到机床的轴向变量以及工件的加工要求。
为了提高零件的加工质量和加工效率，研究人员需要探索出一种先进的刀路规划算法。
3、控制技术五轴联动数控机床控制技术是这个领域的重点研究，它主要涉及到如何实现高精度控制和高速运动。
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五轴联动数控雕刻机结构设计
在数控雕刻机的设计中，五轴联动结构是目前较为常见的设计方案之一。
它可以实现
对工件的多角度切削和精细加工，广泛应用于各种工业生产领域。
本文将主要介绍五轴联
动数控雕刻机的结构设计和相关技术。
五轴联动数控雕刻机是一种高精度的加工设备，它可以在三维空间内沿着任意轴线进
行加工，具有以下特点：
1.高精度：五轴联动数控雕刻机具有较高的机床刚性和运动精度，可以保证加工精度
和表面质量。
2.高效率：五轴联动数控雕刻机可以在一次装夹的情况下完成多个加工面，提高了生
产效率。
3.广泛适用：五轴联动数控雕刻机可以加工各种难加工的工件，如曲面、复杂零件等。
4.易于操作：五轴联动数控雕刻机采用计算机控制和程序编写，具有灵活性和易操作性。
1.机床底座：机床底座是整个数控雕刻机的主要承重部分，它需要具有足够的刚性和
稳定性，以保证加工精度和表面质量。
底座材料通常为优质铸铁、钢铁等。
2.主轴箱体：主轴箱体是数控雕刻机的核心部分，它包括主轴、伺服电机、减速器等
部分。
主轴箱体需要具有较大的承载能力和刚性，以能够承受高速转动的主轴和高速切削力。
3.工作台：工作台是安装工件的平台，它需要具有足够的刚性和平整度，以保证工件
的精确定位和加工精度。
在五轴联动数控雕刻机中，工作台可以沿着X、Y、Z三个方向移动，并且可以绕着A、C两个轴旋转。
4.五轴联动部分：五轴联动部分是数控雕刻机的核心部分，它由数控系统控制，可以
实现对工件的多角度切削和精细加工。
五轴联动部分通常包括A轴、C轴、AB轴、BC轴等各个轴的伺服电机、减速器、轴承等部分。
5.数控系统：数控系统是五轴联动数控雕刻机的控制核心，它负责控制机床各个部分
的运动和加工过程。
数控系统通常由计算机、控制卡、数控软件等部分组成，可以直接对
加工程序进行编程和调整。
五轴联动数控雕刻机的工作原理是由数控系统对五个轴的运动进行控制，从而实现对
工件的多角度切削和精细加工。
具体工作流程如下：
1.准备工作：将工件固定在工作台上，并进行定位、检测等工作。
2.数控编程：将加工程序输入到数控系统中，包括加工轨迹、切削参数、刀具半径等。
3.数控运行：数控系统控制各个轴的运动，沿着预先编制的切削轨迹进行加工。
4.刀具更换：根据加工需要更换不同类型或规格的刀具。
5.加工结束：完成加工后，将工件从工作台中取出，并进行清洗、检验、打磨等后续
工作。
四、总结
五轴联动数控雕刻机是一种高精度、高效率、广泛适用的加工设备，具有重要的工程
意义和应用价值。
在设计和制造过程中，应注重机床结构的刚性和稳定性，合理设计五轴
联动部分的轴距和几何结构，优化数控系统的控制算法和运动轨迹，以提高机床的加工精
度和效率。