五轴数控机床全面介绍
关于五轴联动数控机床实践报告
关于五轴联动数控机床实践报告近年来，随着技术的发展，五轴联动数控机床的精密加工能力得到发展，成为国内外一种主流的机床制造技术，并在工业领域得到广泛应用。
本报告以XXX机械有限公司的五轴联动数控机床为研究对象，讨论其结构及相关性能，以期获得更深入的理解。
一、五轴联动数控机床的结构特点XXX机械有限公司的五轴联动数控机床由一台X轴、一台Y轴、一台Z轴、一台A轴和一台B轴组成，它们是完全独立的主轴，可以单独运行。
机床上机头内部采用滚珠丝杆结构，具有高精度和高稳定性，保证机床的高精度加工。
其次，机床上采用了直线导轨支撑和滚珠丝杆驱动，精度高，能够实现多轴连接，具有很强的高速加工能力和精确性，可以满足工件的高度精度要求。
二、五轴联动数控机床的性能指标XXX机械有限公司的五轴联动数控机床的性能参数如下：（1）工作表面移动范围：X轴800mm，Y轴1000mm，Z轴800mm，A轴450mm，B轴200mm；（2）切削速度：X轴50m/min，Y轴50m/min，Z轴30m/min，A轴40m/min，B轴20m/min；（3）加工精度：X轴0.02mm，Y轴0.02mm，Z轴0.02mm，A轴0.01mm，B轴0.01mm；（4）适用材料：铝合金、不锈钢、钛合金等。
三、五轴联动数控机床的应用五轴联动数控机床广泛应用于航空航天及自动控制等高精密设备加工领域，可以实现高精度、复杂曲面、复杂变形曲面等加工，并在飞机、船舶等高端装备中得到广泛应用。
四、结论本报告介绍了XXX机械有限公司的五轴联动数控机床的结构特点及相关性能，并讨论了它在航空航天及自动控制等高精密设备加工领域的应用，分析了它的优势，从而更加深刻理解并掌握五轴联动数控机床的制造技术，提高机床的加工精度，使机床在飞机、船舶等高端装备生产中得到广泛应用。
SYNTEC 五轴综合手册说明书
五轴综合手册匯出日期：2023-10-04修改日期：2021-01-25••••1 1. 五轴机概论本章节将对五轴机之特点、类型、旋转轴定义与新代相关参数进行简介。
1.1 1.1 五轴机特点五轴机包含了有三个直线移动轴和与两个旋转轴，增加加工的自由度，可以在机台机构干涉处或复杂曲面进行加工，因此对於工件外型的接受度更高。
（如图一所示）除此之外，五轴机台亦有以下三种优点。
图一1.1.1 加工高效率在加工曲面或倾斜面时会使用球铣刀，而球铣刀的中心切削能力不高，使用此部位进行加工的效率差，而五轴加工机可以根据加工面来调整刀具角度，以切削能力强的刀刃部位进行加工，不仅可保护刀具，也可以提高加工效率及品质。
1.1.2 加工高精度外型特殊的工件，例如有负角度之工件，若以传统三轴机加工，需要进行换面的动作，增加了上下料以及重新定位的时间，精度方面也受到影响。
而五轴加工机能够达到一次夹持、完整加工的需求，不仅省时又不影响精度。
1.1.3 提高刀具刚性使用三轴机在加工较深的地方时，需要将刀具拉长，避免刀座与工件接触，如此会减少刀具被夹持的部分，进而降低刀具正向以及侧向的刚性（见图二）。
而五轴加工机可以改变刀具角度，在碰到相同状况时，刀具外露长度较短，刚性提高，加工精度也提高。
（见图三）1.2.3.图二图三1.2 1.2 机台类型五轴机台依据旋转轴设置位置的不同，可大致分为三种类型，分别为：双旋转主轴 双旋转工作台主轴-工作台如图四双旋转主轴Spindle Type双旋转工作台Table Type主轴-工作台Mix Type图四1.2.1 双旋转主轴此类型五轴机的两个旋转轴都在主轴端，一般为C轴搭配A或B轴，特殊的机台类型会出现A轴及B轴的搭配。
双旋转主轴类型适合用来加工大型工件，像是船或者飞机的机身，因为两个旋转轴都在主轴端，所以工作台的承载能力可以提高，也因此机台尺寸通常较大，而跟整机重量比起来，主轴端的重量相对较轻，如此可在加工时保持机台的稳定度。
五轴机床里面的坐标变换原理
五轴机床及其应用领域五轴机床是一种具有五个工作轴的数控机床，分别为X、Y、Z三个线性轴和A、C 两个旋转轴。
其中，X、Y、Z轴分别代表机床的三个线性方向，而A、C轴则分别代表机床绕X轴和Z轴旋转的方向。
五轴机床具有较高的加工精度和加工效率，广泛应用于航空航天、汽车、模具等领域。
五轴机床的坐标变换原理是指通过一系列的坐标变换，将加工物体在机床坐标系下的坐标转换为工件在机床工作空间内的坐标，以实现精确的切削加工。
坐标变换原理是五轴机床能够实现复杂曲面加工的基础，下面将详细介绍与坐标变换原理相关的基本原理。
坐标系及坐标变换在五轴机床中，通常使用三个坐标系来描述加工物体的位置和姿态。
分别为机床坐标系（MCS）、工件坐标系（WCS）和刀具坐标系（TCS）。
其中，MCS是机床的固定坐标系，WCS是工件的坐标系，而TCS是刀具的坐标系。
机床坐标系（MCS）是机床固定不动的坐标系，由机床制造商定义。
它通常以机床的主轴中心为原点，X轴指向机床的前方，Y轴指向机床的左侧，Z轴指向机床的上方。
工件坐标系（WCS）是以被加工工件为参考的坐标系，它的原点和轴向可以根据加工需要进行定义。
工件坐标系的选择应能够最大程度地简化加工过程，使得刀具的运动轨迹能够与工件的几何形状相匹配。
刀具坐标系（TCS）是以刀具为参考的坐标系，它的原点和轴向通常与机床坐标系相同。
刀具坐标系的选择应能够方便地描述刀具的位置和姿态，并且与工件坐标系之间的转换关系简单明了。
坐标变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的过程。
坐标变换通常包括平移变换和旋转变换两个部分。
平移变换将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点，而旋转变换则是将工件坐标系沿着某一特定轴旋转到与机床坐标系重合。
平移变换平移变换是将工件坐标系（WCS）中的坐标转换为机床坐标系（MCS）中的坐标的一种基本变换方式。
平移变换通过将工件坐标系的原点从工件的某一特定点移动到机床坐标系的原点来实现。
五轴联动数控机床简单介绍
混联结构机床
五轴联动机床的应用
1、加工复杂空间曲面的产品零件
2、大型复杂结构件的高效率加工
3、复杂多面体带孔结构件的高生产率加工
4、在模具制造业，取代电火花（EMD）加工的常用方法。
电极加工和模具加工之后的补充加工，其工作量要占到模具生产周期的30%~65%。采 用高速5轴数控机床加工，可快速实现模具加工，不需制造电极与大量的补充加工，有 效缩短补充加工生产周期，明显降低生产成本。
数控机床中的坐标系
横式：
+X +Z
立式：
机床结构类型
传统(串连)结构
五个运动全在刀具侧
A11
五个运动全在工件侧
A12
五个运动分配在刀具和工件侧 A13（A，B，C）
并联结构
并联机床结构
串、并(混)联结构 混联结构
A11型
X
Z
C
A
Y
返回
A12型
C B
X Z
Y
返回
Hale Waihona Puke 13型A13型也是传统结构的机床，但五个坐标运动分别配置在刀具一 侧和工件一侧来完成。
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我国在数控机床领域面临的挑战
1、加大研发资金投入力度，加大加强基础理论研究，为设备研究做 好理论准备。
2、研究外国先进设备技术，深研其中的核心知识。在仿照的基础上 进行创新。
3、研究国内外五轴联动技术的发展方向，做到先人一步开展研发。 4、了解国内外各个用户群体的需要，开发出适合不同用户需要的设 备。
主要内容
•五轴联动的基本意义 •坐标系的定义 •机床结构类型 •五轴联动数控机床的应用 •五轴联动数控机床的发展前景 •我国在数控机床领域面临的挑战 •小结
五轴加工机床的结构【详解】
五轴加工机床的结构解析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.1.倾斜式旋转工作台有多家机床制造商生产安装在3轴CNC数控机床上的倾斜式旋转工作台。
简单的旋转工作台已在市场上销售多年，广泛地应用于世界范围内的小型和大型机加工车间，用于零件的分度，进行各种机加工操作。
倾斜式旋转工作台可以使零件旋转，并可按各种角度倾斜，有利于机床的刀具接近零件的多个加工面，达到真正5轴加工的目的。
倾斜式旋转工作台的工作面相对较小，能够安装夹持工件的类型非常有限，对工件的长度、宽度和重量都有一定的限制。
此外，倾斜式旋转工作台本身的体积较大，占据了主机很大的工作范围。
最大的倾斜式旋转工作台甚至可占据主机75%以上的工作范围。
在进行重型切削操作时，倾斜式旋转工作台不适合于夹持加工零件，因为长度超过12in（1in=25.4mm）的零件可能会碰撞到周围的表面。
虽然，倾斜式旋转工作台对于加工小型零件来说是一个非常合适的解决方案。
但今天的客户要求机床具有更大的灵活性和宽广的加工能力。
如果这只是5轴加工惟一可选用的方法，那么加工车间就无法加工超过它们尺寸和重量限制的工件。
实现超精密加工基本条件超精密加工的市场需求呈现出如下的特点超声振动研磨PCD材料的去除机理超声振动研磨试验及结果分析超精密加工滚动轴承安装常见知识问答机床生产厂的装配工艺问题机械部分的修复稀油集中润滑系统设计的任务和步骤防止雾化的添加剂。
立式加工中心（三轴）最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。
目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展，工件一次装夹就可完成五面体的加工。
如配置上五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工。
五轴数控机床全介绍
五轴数控机床之主轴倾斜型
五轴数控机床之主轴倾斜型
五轴数控机床之工作台/主轴倾斜型
❖ 一个旋转轴在主轴头的刀具侧,另一个在工作台侧.这类机床的旋转轴 结构布置有最大的灵活性,可以是在A.B.C轴中任意两个组合.
❖ 大部分工作台/主轴倾斜型的旋转轴配置形式是B轴与工作台绕C轴组 合.这种结构设置方式简单、灵活,同时具备主轴倾斜型与工作台倾斜 型机床的部分有点.这类机床的主轴可以旋转为水平状态和垂直状态, 工作台只需分度定位,即可简单的配置为立、卧转换的三轴加工中心, 将主轴进行立、卧转换再配合工作台分度,对工件实现五面体加工,制 造成本低,且非常实用.
❖ 加工中心综合加工能力强,工件一次装夹后能完成较多的加工内容 ,加工精度较高,就中等加工难度的批量零件,其效率是普通机床的 5至10倍,特别是它能完成许多普通机床不能完成的加工对形状复 杂,精度要求高的单价或小批量多品种生产中更为适用.
五轴数控机床之概论
❖ 在现代制造业中,精密机械加工日趋普遍.实现精密加工的高档数控机 床、模具处于制造业产业链的最前端,而模具产品质量的高低在很大 程度上又受制于数控设备.在激烈的市场竞争中,制造业要求更短的生 产周期、更高的加工质量以及更快的产品改型加工适应能力和更低 的制造技术.要满足这些条件,越来越多的制造企业采用了高端的数控 加工机床—四轴加工机床和五轴加工机床.
五轴数控加工之应用
❖ 盘套板类零件 ❖ 带有键槽,或径向孔,或端面有Βιβλιοθήκη 布的孔系,曲面的盘套或轴类零件,如
带法兰的轴套,带键槽或方头的轴类零件等,还有具有较多孔加工的板 类零件,如各种电机盖等.端面有分布孔系、曲面的盘类零件宜选择立 式加工中心,有径向孔的可选卧式加工中心.
五轴数控加工之应用
五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍
五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。
一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。
早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。
目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。
五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。
国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。
由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。
因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。
符合数控机床发展的新方向近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。
复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。
国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。
在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。
最近国际机床业出现了一个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。
五轴数控机床在国内外的实际应用表明，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流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。
发展和推广的难点及阻力何在显然，人们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。
但到目前为止，五轴数控技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。
五轴数控技术为何久久未能得以广泛普及？五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位姿控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。
什么是五轴机床
什么是五轴机床随着国内数控技术的日渐成熟，近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。
在实际应用中，每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。
近几年随着我国航空航天、军事工业、汽车零部件和模具制造行业的蓬勃发展，越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。
但是，你真的足够了解五轴加工吗？五轴加工想要真正的了解五轴加工，首先我们要做的是要读懂什么是五轴机床。
五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在X、Y、Z，三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。
A、B、C三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式，以满足各类产品的技术需求。
而在5轴加工中心的机械设计上，机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式，以满足各种要求。
综合目前市场上各类五轴机床，虽然其机械结构形式多种多样，但是主要有以下几种形式：两个转动坐标直接控制刀具轴线的方向（双摆头形式）两个坐标轴在刀具顶端，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型摆头式）两个转动坐标直接控制空间的旋转（双转台形式）两个坐标轴在工作台上，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型工作台式）两个转动坐标一个作用在刀具上，一个作用在工件上（一摆一转形式）术语：如果旋转轴不与直线轴相垂直，则被认为是一根“俯垂型”轴。
看过这些结构的五轴机床，我相信我们应该明白了五轴机床什么在运动，怎样运动。
可是，这么多样化的机床结构，在加工时究竟能展现出哪些特点呢？与传统的三轴机床相比，又有哪些优势呢？接下来就让我们来看看五轴机床有哪些发光点。
5轴机床的特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。
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