五轴联动精密数控电火花加工技术及装备分析
五轴联动加工技术在CNC机床中的应用
五轴联动加工技术在CNC机床中的应用CNC机床是近年来制造业发展的重要工具之一，而五轴联动加工技术则是CNC机床中的一项重要技术。
本文将从五轴联动加工技术的概念、特点和应用方面进行探讨。
一、五轴联动加工技术的概念五轴联动加工技术是指在CNC机床加工过程中，通过机床上的五个坐标轴（X、Y、Z、A、C轴）的联动运动，实现对工作件进行复杂形状的加工。
相比于传统的三轴加工技术，五轴联动加工技术可以在更多的角度和方向上进行切削，从而提高加工效率和加工质量。
二、五轴联动加工技术的特点1. 多角度加工能力：五轴联动加工技术能够实现在多个角度同时切削工件，避免了传统加工中需要多次定位转换的繁琐过程，提高了生产效率。
2. 多方向切削能力：通过五轴联动加工技术，可以实现刀具在不同方向上的切削，使得加工更加灵活，可以加工出更为复杂的形状和曲面。
3. 高精度加工能力：五轴联动加工技术可以实现同时控制多个轴的联动运动，从而保证了加工的精度和稳定性，有效提高了加工质量。
4. 提高工作效率：五轴联动加工技术可以减少工件在加工过程中的重新夹持和重新定位次数，从而节省了生产时间，提高了工作效率。
三、五轴联动加工技术的应用1. 航空航天领域：航空航天领域对零件的精度和质量要求较高，五轴联动加工技术的应用可以满足这些需求。
例如，利用五轴联动加工技术可以加工出复杂的叶片、燃烧室等零件。
2. 汽车制造领域：汽车零部件通常具有复杂的形状和曲面，五轴联动加工技术可以高效地加工这些零部件。
例如，发动机缸体、曲轴、转向节等零部件可以通过五轴联动加工技术来加工。
3. 造船领域：船舶的船体曲面较复杂，需要进行精确的零件加工。
五轴联动加工技术可以满足船舶的加工需求，例如，船体板、船舶内部构件等可以采用五轴联动加工技术进行加工。
4. 模具制造领域：模具具有复杂的形状和零件结构，五轴联动加工技术可以帮助提高模具的加工效率和精度。
例如，汽车模具、家电模具等可以采用五轴联动加工技术来加工。
五轴联动机床深度研究报告
五轴联动机床深度研究报告一、五轴联动机床结构五轴联动机床由机床主体、进给系统、控制系统和刀具系统组成。
机床主体主要由床身、工作台、主轴箱和转台组成。
进给系统包括进给轴和主轴箱的直线进给机构。
控制系统采用数控系统，可以实现自动化生产和高精度加工。
刀具系统包括刀架、刀柄和刀具。
二、五轴联动机床加工原理五轴联动机床采用五个坐标轴进行加工，可以实现工件在空间中任意位置的加工。
通过主轴和转台的旋转，以及进给轴的移动，可以实现工件的多轴联动加工。
五轴联动机床可以实现对工件的多面加工，提高加工精度和生产效率。
三、五轴联动机床应用领域五轴联动机床广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、医疗器械等行业。
在航空航天领域，五轴联动机床可以加工复杂形状的零件，提高零件的精度和质量。
在汽车行业，五轴联动机床可以加工汽车零部件，提高生产效率和产品质量。
在模具制造领域，五轴联动机床可以加工复杂的模具，提高模具的加工精度和生产效率。
在医疗器械制造领域，五轴联动机床可以加工高精度的医疗器械零件，提高产品的质量和可靠性。
四、五轴联动机床发展趋势随着工业自动化水平的不断提高，五轴联动机床将会越来越广泛的应用于各个领域。
未来五轴联动机床的发展将呈现以下几个趋势：1.加工精度不断提高。
随着五轴联动机床结构和控制系统的改进，加工精度将会进一步提高，满足对高精度零件的加工要求。
2.加工效率不断提高。
随着五轴联动机床进给系统和刀具系统的改进，加工效率将会不断提高，提高生产效率和经济效益。
3.多功能化发展。
五轴联动机床将会具备更多的功能，可以适应更多的加工需求。
4.智能化发展。
五轴联动机床将会应用智能控制技术，实现自动化生产和智能化加工。
综上所述，五轴联动机床具有很高的加工精度和生产效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具制造和医疗器械等领域。
未来五轴联动机床将不断提高加工精度和生产效率，实现多功能化和智能化发展。
五轴联动数控电加工技术相关问题
五轴联动数控电加工技术相关问题该文主要就五轴联动数控电加工技术进行探讨，分别从五轴五联动数控系统中的电火花成形加工技术、电解机械复合加工技术、低速走丝线切割加工技术等几个方面进行重点分析和详细探讨，希望对于今后的五轴联动数控电加工技术发展起到一定帮助作用。
1五轴五联动数控电火花成形加工技术四轴联动数控精密电火花成形机床能够满足对于复杂模具的高效精密加工问题，比如高温合金、钛合金材料带叶冠整体式涡轮盘类零件等，特别适用于在关键制造的发电设备、精密模具、航天航空等众多领域，对于提高数控技术发展具有重要作用，这里使用的则是从欧洲引进的一台FORM300四轴联动数控精密电火花成形机床。
其中，定位精度±5°的伺服控制回转工作台B轴则是从德国的一家HIRSCHMANN公司所引进，这样就能够进行相应的五轴联动精密数控电火花成形加工技术的研究工作就可以在形成的五轴五联动数控电火花成形加工机床上所进行相关的研究工作。
其中，该机床的主要性能参数和技术指标如下：（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra0.2；（3）最大电极重量（kg）：50；（4）最大工件尺寸（mm）：1200×800×350；（5）X、Y、Z工作行程（mm）：600×400×500。
在对于相应的精密复杂零部件的成形加工中，五轴五联动数控电火花成形加工机床能够表现出巨大的优势，能够体现出加工工具的优良效果，特别适用于航空、航天等精密复杂零部件的加工和处理，比如在航天航空领域的带冠整体涡轮盘、涡轮盘压气机转子、涡轮机匣、航空航天发动机涡轮盘等零件，对于相应的特殊材料的处理也具有比较好的效果，包括相应的低膨胀台金、合金结构钢、耐热合金、钛合金、铝合金等特殊材料的加工方面。
2五轴五联动数控电解机械复合加工技术在五轴五联动数控电解机械复合加工技术中，具有内喷功能的复合阴极则是所采用的具有旋转功能的工具，能够结合相应的机械磨削、电解加工以及数控方面的优势所在，其中，把复合镀或镶嵌有金刚砂在在复合阴极的表面进行一定的选择性处理，通过使用金刚砂能够起到一定的保证电解加工间隙作用，起到绝缘作用，还能起到刮除工件阳极钝化膜的作用。
五轴联动的数控加工技术的研究及应用
Ｙｔ Ｚｔ 刀具
Ｘｔ
坐标系关系如图 ２。
（ ２） 五轴机床坐标系的定义 机 床 坐 标 系：Ｏｍ， 工 件 坐 标 系：Ｏｗ， 刀 具 坐 标 系：Ｏｔ 的 关 系 如 图 ２ 所示， 假设 Ｂ， Ｃ 两轴轴线 垂直相交， Ｂ 轴转动是随 Ｃ 轴
Ｚｗ
Ｙｗ
Ｘｗ
零件
图 ２ 五轴机床坐标系
的转动而运动的， 所以定义为 Ｃ 基轴， Ｂ 为副轴。设定两
与轴 Ｚ 相连， 旋转轴 Ｂ 与轴 Ｃ 采用螺旋进刀方式， 无需抬刀， 避免了接刀痕， 能够满足
机床
－ １８０
＋１８０
相连， Ｃ 轴行程 － １８０°～＋ １８０°， Ｂ 较高的表面加工精度要求， 同时鉴于人头像由若干曲面
轴 行 程 － ９０°～＋ ９０°。利 用 ＵＧ 结合而成， 若直接用加工表面作为刀轴矢量的驱动面， 则
ＣＡＤ／ＣＡＭ 软件 ＵＧ 的多轴后处理方法和加工实例，并对某一新型的五轴联动机床阐述了其各轴的坐标变换关系，开发
了后处理系统，为多轴联动加工方案的制定提供了参考。
关键词： 五轴数控机床；加工工艺；数控编程；ＣＡＭ
中图分类号： ＴＧ６５９
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００７） ０５－ ０１２０－ ０３
图 １ 五轴机床模型结构图 动机床一般由 ３ 个平动
轴和 ２ 个回转轴组成， 根据旋转轴具体结构的不同可分
为 ３ 种形式： 刀具双摆动、刀具加工工作台运动和工作台
双旋转。现定义旋转轴法向矢量不变的轴为定向轴， 旋转
轴法向矢量变化的轴为变向轴。由于刀具双摆动的五轴
机床具有定工作台， 动轴的特点， 能够加工大型复杂曲面
ａ＝－ １８０ ｏｒ １８０（ ｉ＝０ ＆ ｊ＜
五轴数控电火花小孔加工机
机驱动，最大移动速度 600mm/min。
Z 轴为夹持电极的主轴，垂直于 X、Y 平面工作台，交流伺服电机驱动作上下垂直运动，
最大移动速度 1.2m/min。穿孔加工时 Z 轴自动根据火花控制系统 dgsk1508 反馈的放电情况
使电极伺服向下移动，利用电极和工件接触时的放电火花进行穿孔加工。
W（UV）轴升降第二行程，设定加工厚度做直线进给运动垂直于 X、Y 平面。
DG703SK 型电火花小孔加工机为五轴数控编程控制一体化的全数字控制小孔机，配用
JD1701v.exe 编程软件和 GL1701v.ASM 控制软件、电源控制模块 dgsk1508，均由上海通用控
制自动化有限公司研制生产。
五轴数控分别由四个直线坐标轴 X、Y、Z、W 和一个回转坐标轴 A 组成。
平面工作台由相互正交的 X、Y 轴驱动，带动被加工工件在水平面内移动。由交流伺服电
7
上海通用控制自动化有限公司—DG703SKA 电火花小孔加工机使用说明书
5.2.2 程序送下位机 在屏幕上点击程序送下位机，将程序传送控制单元，如控制单元处于加工
状态，提示框提示 DOING 禁止传送。见上图 若强行退出控制单元的加工状态，请按“控制器复位”后再传送。传送完
成后屏幕左上角提示传送程序的条数。 5.2.3 查询数控程序
五轴联动加工中心的技术研究与应用
五轴联动加工中心的技术研究与应用随着制造业的发展，五轴联动加工中心的应用越来越广泛。
本文将从技术研究和应用两个方面探讨其发展现状和未来趋势。
一、技术研究五轴联动加工中心是一种高精度、高效率的数控机床。
它可以同时进行五个方向的运动，能够对复杂曲面、弯曲面等难加工的工件进行加工，具有很高的加工精度和稳定性。
在技术研究方面，五轴联动加工中心的主要发展趋势包括以下几个方面。
1. 加工精度的提高随着技术的不断发展，五轴联动加工中心的加工精度得到了不断提高。
现在的五轴联动加工中心可以实现微米级别的加工精度，达到了精密加工的要求。
2. 稳定性的优化五轴联动加工中心在运行过程中容易受到振动的影响，从而影响加工精度。
因此，优化机床的稳定性是技术研究的一个重要方向。
新型的五轴联动加工中心采用了更加稳定的结构设计，并改进了控制系统，提高了机床的稳定性和加工精度。
3. 程序设计的改进五轴联动加工中心的程序设计是影响加工效率和精度的关键因素之一。
现在的五轴联动加工中心采用了更加智能化的程序设计，可以根据加工件的复杂度和物料的特性，自动优化加工路径和加工参数，提高加工效率和精度。
二、应用五轴联动加工中心的应用范围很广泛。
以下是几个典型的应用场景。
1. 航空航天领域航空航天领域对零部件的加工精度和质量要求非常高，因此五轴联动加工中心在该领域的应用非常广泛。
它可以用于制造发动机叶片、导向叶片、涡轮叶轮等高精度零部件。
2. 医疗器械领域医疗器械领域对产品的精度和表面质量也有很高的要求。
五轴联动加工中心可以用于制造高精度的人工关节、心脏支架、磨牙机等医疗器械。
3. 模具制造领域五轴联动加工中心可以用于制造高精度的模具。
现在的五轴联动加工中心能够实现高精度的表面加工和薄壁加工，可以用于制造高质量的模具。
4. 船舶制造领域船舶的难度在于其体型的庞大和高要求的精度。
五轴联动加工中心的加工精度和稳定性能够满足制造船舶的要求，是一个非常重要的工具。
五轴联动数控技术的加工案例分析
五轴联动数控技术的加工案例分析摘要：随着时代的发展和社会经济的进步，如今机械制造技术日趋成熟，人们对产品提出了更高的要求，产品形状结构日趋多样，越来越精密；采用传统的制造技术无法获得较高的工作效率，并且加工质量也无法得到保证。
针对这种问题，就可以应用多轴数控加工技术。
本文以某轿车模型为例，分析了五轴联动数控技术的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：五轴联动数控技术；加工案例；分析如今在各个领域内的产品往往有着十分复杂的形状和结构，比如航空、航天产品等，这是由力学性能要求所决定的；另外，在民用产品方面，比如玩具、装饰品等，也有着十分怪异的形态，这是因为人们的需求逐渐趋向个性化，这样就可以在各个领域内有效应用多轴数控加工技术。
相较于传统的加工技术，本技术有着很大的优势，装卡一次，就可以对复杂零件的多个表面进行加工，不仅可以拥有较高的精度，效率也很高。
1.多轴数控机床概述五轴联动机床是多轴机床中非常有典型的代表，它可以对任意复杂曲面的零件进行加工。
通过大力研究五轴联动机床的结构模型，可以对机床的运动原理深入理解，结合具体的机床情况，来对后处理程序进行科学的编制，以此来更好的对产品进行加工。
具体来讲，五轴联动机床的组成可以分为回转轴和平动轴，前者有两个，后者有三个。
又可以将其分为三种形式，分别为刀具双摆动、工作台双旋转以及两者共同摆动和旋转，这种划分的依据是旋转轴具体结构的差异。
定向轴指的是旋转轴法向矢量固定的轴，那么矢量会出现改变的轴就为变向轴。
五轴机床可以进行刀具双摆动，那么对于大型零件的复杂曲面都可以进行加工，这样拥有的性能就比较的优良。
2.五轴加工的程序编制相较于三轴加工，五轴加工具有一系列的不同，在过去三轴加工的条件下，工件坐标系中，有着固定的刀具轴线，而在如今五轴加工的条件下，可以结合具体情况来改变刀具轴线。
在控制刀具轴线的时候，需要保证加工质量，提高切削效率。
那么，我们就可以了解到优化刀具姿态就是五轴加工的关键。
现代数控技术课件专题六 五轴联动数控系统的理论和技术
CAD模型
刀位数据文件
CAM
（刀具参考点位
后处理
经过线性化处理
置x，y，z；刀
后的NC代码
轴方向I，J，
K）
五轴联动数控系统的理论和技术
27 2020/8/19
三、五轴联动数控加工流程和坐标变换
五轴联动加工的流程分析
工件的CAD模型
刀轴控制方法的指定
刀具路径的生成
五轴联动数控系统的理论和技术
28 2020/8/19
五轴联动加工坐标变换
二、五轴联动数控机床的分类
五轴联动数控加工中心
❖ 双摆头结构
直线进给轴： X、Y、Z 旋转轴：A(+95°～-110°)、 C(+200°～-200°) 最大进给速度：直线轴:24m/min； 旋转轴A/C:2000degrees/min 定位精度：直线轴:0.012mm； 旋转轴: ± 2" 最大主轴转速：24000rpmf 刀库容量：42
三、五轴联动数控加工流程和坐标变换
五轴联动加工的流程分析
生成的刀位点数据采用六个参数表示：x，y，z，i，j，k；其中x，y， z表示刀具参考点的位置，i，j，k表示刀轴方向矢量。刀具参考点是刀 具上的一点，相对位置固定，
简要介绍通用商业CAM功能： 可以指定加工方法：粗加工，半精加工，精加工 可以指定走刀路径策略：如行切，等高线切削等 可以指定波峰残余误差（scallop），内外公差，从而自动计算行距。 可以指定避让几何，从而避免刀具与工件的碰撞 可以进行刀具路径切削仿真，检查是否存在过切与碰撞 可以选择种类繁多的刀具，可以通过指定参数，生成用户自定义刀具。 可以同时考虑刀具及工件的装夹，更全面的避免刀具碰撞。 可以指定生成运动的类型，直线、圆弧、NURBS样条。
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五轴联动精密数控电火花加工技术及装备分析
摘要：五轴联动精密数控电火花加工技术及装备在我国的机械制造业上有着极
为重要的作用。
基于此，本文将会从五轴联动精密数控机床的加工技术与主要装
备如电火花小孔加工机床，微细电火花加工机床方面展开论述。
帮助我国的机械
从业者更好的完成工作。
关键词：机械加工；五轴联动；精密微细加工
引言：
我国五轴联动精密数控电火花加工技术与装备往往存在着技术水平差，自动化程度低，
人工成本高等弊端。
当前我国五轴联动精密数控电火花加工技术与装备则有着自动化程度高，人工成本低，加工时间短等优势。
希望经过本文的论述可以提升机械行业的加工水平，加强
工作效率。
一、五轴联动精密数控电火花加工技术分析
（一）脉冲电源适配技术
高能量输出的脉冲电源适配技术是五轴联动数控电火花加工机床的基础技术保证，只有
加工机床在使用了高能量输出的脉冲电源，才能达到最佳的加工效果。
高能量输出的脉冲电
源往往有着以下的几种优势：拥有针对短路，断路，过载，缺压，缺相等多种保护功能[1]。
还拥有着镜面加工电源回路，电路低损耗，隙间检测电源加工回路的能力。
目前国内生产厂
商所制造的数控电火花加工设备已经掌握了高能量脉冲电源研制技术，以及脉冲电源所配有
的自适控制，超精度加工电路，自动清理电弧等功能，可以做到高效率，长时间，高质量的
电火花加工。
其中主要的技术指标已经达到国际先进水平，可以直接应用到五轴联动精密加
工方向。
但是需要解决脉冲电源与国产五轴精密加工机床相适配的问题，使用五轴加工机床
原有的IP地址与其进行适配调制，即可解决这一问题，提升整体的工作效率。
（二）放电状态检测技术
精准且快速的放电状态与控制技术同样是五轴联动加工技术的重要组成部分。
通过研发
基础放电间隙的快速检测电路回路，以及电压的最大，最小阈值的比较，可以解决放电电流
增大的快速检测设备工作过程中所产生的异常放电状态。
使用脉冲快速切断和放电间隔控制
技术来精确控制设备的放电状态。
快速除去异常放电电弧，二次线路放电等对设备有害的放
电状态，并降低设备内的工作温度，为设备的正常工作提供良好的放电工作环境。
降低设备
内所加工的金属元件出现高熔点金属薄膜的机率，可以使金属的表面光洁度进一步提升。
需
要注意的是，这项技术需要耗费大量的电能，因此用电成本较高，且在应用过程中，其内会
通过较大的电流，操作人员需做好专门的防护措施，保障自身的安全性。
（三）电容增爆回路技术
电容增爆回路技术可以增加短时间内，特定电路内部的电压与电流，以大连机床厂生产
的搭载有电容增爆回路技术的五轴精密加工机床设备为例。
它所配有的电容增爆回路技术可
以在几飞秒内增加放电爆炸力，可以去除掉设备工作时，其内产生的高强度磁场所造成金属
元件磁化作用所吸引的粘附带电杂质，不但可以保证加工设备内的精密放电加工，还有保证
加工设备的整体安全。
过多的杂质粘附在金属元件的外表面，在高速转动时会导致温度升高，很可能会达到杂质的可燃燃点，造成粘附的杂质在加工设备内发生自燃现象。
不但会损坏被
加工的元件，还有极大的可能性破坏加工设备的内部线路，最终导致金属元件加工的失败，
还会威胁到工作人员的个人安全。
二、五轴联动精密数控电火花加工装备
（一）电火花小孔加工机床
电火花小孔加工机床主要是用来加工航空航天领域的器件，在航空航天领域中有比较多
的金属器件需要进行微小孔加工。
这些小孔的直径大约有5~10mm左右，且必须做到表面光
滑无金属毛刺，这对于传统的机械加工领域是一个非常具有挑战性的任务。
因为电火花小孔
加工技术属于高热源加工技术，与传统的机械钻削不同，不会形成微米级别的金属毛刺，这
样电火花小孔加工技术就被广泛应用。
经过几十年的发展，我国的电火花小孔加工机床生产
企业有很多，绝大多数的精密小孔机所加工的金属元件基本上是喷嘴类元件。
以杭州电火花
加工所研制的专门加工航空航天元器件的电火花加工机床SEWL 009为例，其在加工航天发
动机和航运专用的燃气轮机等元器件的密布小孔方面有着极高的效率。
且这种电火花小孔加
工机床的自动化程度和精度极高，加工的小孔误差值基本上在0.001mm之下，可以满足航空领域的严格要求。
（二）微细电火花加工机床
随着我国机械加工技术的发展与进步，市场上对于机械加工元件的精度要求越来越高，
就产生了能够加工微尺度金属合金类元件的加工机床需求。
尽管当前精密电加工机床可以实
现金属合金元件的微米级别的加工，但是加工过程中需要能量低，放电时间短的脉冲能量。
这种脉冲能量对精密度的要求很高，对机床的切割，火花放电能力的精度同样达到纳米级别。
且要想达到更高的加工质量，就需要进行放电电极的现场制备，修复的功能来去除掉电极工
作时产生的定位误差影响，这就代表着必须要使用专用的微细电火花加工机床[2]。
当前我国
国内企业的生产厂商还未能推出可以量产化的微细电火加工机床，但是我国的各大高校与机
械加工研究所已经研制出了实验性质的微细电火花加工机床。
例如，东北大学，复旦大学等
科研机构均研制出了微细电火花加工机床，并在航空航天领域内发挥了巨大的作用，提高了
机械加工行业整体的工作效率。
（三）慢走丝电切割机床
慢走丝电切割机床是一种新型机床，其在近些年才诞生，是拥有较高的工作效率，以及
纳米级别的加工精度和对元件表面进行精密加工的机床。
不但在航空航天领域有着极为广泛
的应用，在传统的医疗设备的制造中也发挥了极为巨大的作用。
最近几年来，在国家工业部
门大量资金的投资下，国内的慢走丝电切割加工机床有着长足的发展，已经逐渐追上欧美等
先进国家的技术水平，其加工设备和工艺设计能力等多项关键指标也达到了国际先进水平。
以北京安德公司所生产的慢走丝电切割机床为例。
其生产的AQ 2000的慢走丝电切割机床就
有着自动穿丝的先进功能，还可以做到六轴360度无死角数控空间坐标轴的现场加工，以及
配有前文所论述的脉冲电源适配技术，可以对多种类型的金属材料进行加工。
保证了加工的
精度，也提升了加工效率，降低了整体金属元件加工成本。
（四）油槽升降式机床
油槽升降式精密数控电火花加工机床的主要优点就是精度高，可以做到金属表面的镜面
加工，对所加工的材料损耗相对较少，加工材料的范围也比较大，可以自动升降加工油槽，
并且可以在线编程。
其加工的主要元件对象为工业模具，可以进行超硬材料，比如钛合金方
面的加工，其它的加工机床往往不具备加工高强度金属材料的条件。
这种加工机床的结构设
计相对比较合理，拥有着足够高的静态刚度和动态刚度。
既使加工机床可以加工硬度较高的
金属材料，也可以保证整个加工机床系统的稳定性。
该设备可以进行基础的民用器具制备，
例如微电子领域，同时还有汽车，家用电器等方面的加工，这种油槽升降式机床可以提高民
用机械领域的加工效率和降低了整体的成本。
结论：
五轴联动精密数控电火花加工技术和装备在机械领域中有着极为重要的意义。
经过上文
的论述，部分的机械从业者知晓了五轴联动精密加工的主要技术和所适用的主要装备类型。
可以更好的提升我国的尖端机械制造水平，以及保障民生领域产品的质量。
参考文献：
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制造技术与装备市场，2020（01）：36-39.
[2]郭刚.标准球在数控电火花成形加工精密定位中的应用探讨[J].深圳职业技术学院学报，2018，17（03）：12-14.。