五轴联动数控机床简单介绍
五轴机床的用途
五轴机床的用途
五轴机床是一种高端数控加工设备，它允许五个轴同时协调运动，实现对复杂三维形状零件的高精度、多角度加工。
用途包括但不限于：
1. 加工复杂曲面：如航空发动机叶片、船舶螺旋桨、精密医疗器械部件等，这些零件具有复杂的空间曲面特征，常规机床难以胜任。
2. 提高加工效率：一次装夹即可完成多面体加工，减少了多次装夹造成的定位误差和辅助时间。
3. 提升精度：五轴联动补偿了工件和刀具姿态变化，能够精确加工出高精度零件，满足航空航天、军事装备、科研领域的严苛要求。
4. 自动化加工：配备高级数控系统后，可自动检测和补偿刀具磨损，实现智能化、无人化生产。
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
五轴联动数控机床
A、C联动回转轴设计
• 五轴数控机床的3个直线运动轴和两个 回转运动 • 轴联动使铣刀始终垂直于工件曲面， 从而实现复杂曲面的高精度加工。五 轴数控机床有立式与卧式两种类型。 立式数控机床的5个运动轴为 、y、z 3 个直线轴和A、C两个回转轴
• 由于卧式机床的主轴在径向有自重力， 轴承高速运转时径向受力不均，因而 主轴转速不宜过高，一般限制在2 000 r／min以下。而立式机床主轴不存在 自身重力影响，最高转速可达到40 000 r／rain 。对于模具复 杂曲面的加工常用小直径铣刀，而小 直径铣刀必须有很高的转速才能达到 高精度要求。因而该机床采用立式结 构
• 沿3个直线轴的运动分别由3个伺服电机通 过滚 珠丝杠完成。绕两个回转轴的运动分别由 两个伺服电机通过可消隙的蜗轮蜗杆装置 完成。 、y向导轨采用直线滚动导轨，刚性 好、摩擦系数小、运动灵敏度高；Z向采用 矩形贴塑导轨，承载能力强，精度高。 • 采用自动供油方式，定时润滑机床的摩擦 面。进给电机均设有过载、过热电器保护 功能。三向进给机构设有限位控制装置， 机床工作安全可靠。
所谓五轴加工这里是指 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)，而且可在计算机数 控(CNC)系统的控制下同时 协调运动进行加工。
五轴机床类型
主轴头旋转类型
• • • • • • • 立式结构的两个回转轴是A、C轴。 该机床将A 、C回转轴 设置在主轴上。 铣头绕z轴旋转360度，形 成c轴，绕X 轴旋转90度 形成A轴。这样的结构形式 工作台上无旋转轴。
五轴联动数控机床
• 组员：江结敏 • 梁颂欣 • 罗小玲
• •
五轴联动 所谓五轴加工这里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)，而且可在计算机数控(CNC)系统的控 制下同时协调运动进行加工。 • 1： 对于五轴立式加工来说，必须要有 C轴，即旋转工作台，然后再加上一个轴， 要么是A轴要么是B轴。!
五轴联动机床原理
五轴联动机床原理
五轴联动机床是一种具有高精度和灵活性的机械设备，其原理是通过同时控制五个坐标轴的运动来实现多维加工操作。
这五个坐标轴分别是X轴、Y轴、Z轴、A轴和C轴。
X轴控制机床在水平方向上的移动，Y轴控制机床在垂直方向
上的移动，Z轴则控制工件的上下运动。
A轴控制机床绕X轴旋转，而C轴则控制工件绕Z轴旋转。
通过对这五个坐标轴的联动控制，机床可以在多个方向上进行复杂加工和加工。
例如，在进行立体雕刻时，机床可以同时在X、Y、Z轴上进行线性运动，并在A、C轴上进行旋转。
这
种五轴联动的运动能够实现各种形状的立体雕刻，从而提高加工效率和精度。
五轴联动机床的工作原理是通过数控系统控制每个轴的运动，数控系统根据加工程序的指令，精确控制每个轴的位置和速度。
通过与高精度传感器配合，可实现微米级的加工精度和高速运动控制。
总之，五轴联动机床通过同时控制五个坐标轴的运动，实现多维加工操作。
这种机床可以广泛应用于航空航天、汽车、模具等行业，为复杂零件的加工提供了高效、精确的解决方案。
五轴数控机床全面介绍PPT幻灯片
❖ 不受约束的刀具（或工件）在空间有六个自由度。现实是，在金属 切削过程中，工件与刀具之间会产生巨大的切削力和摩擦力，为了
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五轴数控机床之主轴倾斜型
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五轴数控机床之主轴倾斜型
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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。
❖ 特殊加工 ❖ 在熟练掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工装和专用工具，
利用加工中心可完成一些特殊的工艺工作，如在金属表面上刻字、 刻线、刻图案；在加工中心的主轴上装上高频电火花电源，可对金 属表面进行线扫描表面淬火；用加工中心装上高速磨头，可实现小 模数渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。
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1 五轴数控机床之概论 2 五轴数控机床之五轴 3 五轴数控机床之结构 4 五轴数控加工之应用
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五轴数控机床之概论
❖ 机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界 的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国 家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达 国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行 出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义 阵营实行封锁禁运。 “东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖 给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇 的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜 艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要 惩处东芝公司。
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。
五轴联动数控机床
五轴联动数控机床五轴联动数控机床指的是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(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
那这样的五轴联动数控加工与一般三轴数控加工相比优势在哪呢？一、五轴联动数控机床可以加工一般三轴数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的连续、平滑的自由曲面。
如航空发动机和汽轮机的叶片，舰艇用的螺旋推进器，以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和模具等，如用普通三轴数控机床加工，由于其刀具相对于工件的位姿角在加工过程中不能变，加工某些复杂自由曲面时，就有可能产生干涉或欠加工(即加工不到)。
而用五轴联动数控机床加工时，则由于刀具/工件的位姿角在加工过程中随时可调整，就可以避免刀具工件的干涉并能一次装夹完成全部加工;二、五轴联动数控机床可以提高空间自由曲面的加工精度、质量和效率。
例如，三轴机床加工复杂曲面时，多采用球头铣刀，球头铣刀是以点接触成形，切削效率低，而且刀具/工件位姿角在加工过程中不能调，一般就很难保证用球头铣刀上的最佳切削点(即球头上线速度最高点)进行切削，而且有可能出现切削点落在球头刀上线速度等于零的旋转中心线上的情况。
而采用五轴联动数控机床加工，由于刀具/工件位姿角随时可调，则不仅可以避免这种情况的发生，而且还可以时时充分利用刀具的最佳切削点来进行切削，或用线接触成形的螺旋立铣刀来代替点接触成形的球头铣刀，甚至还可以通过进一步优化刀具/工件的位姿角来进行铣削，从而获得更高的切削速度、切削线宽，即获得更高的切削效率和更好的加工表面质量；三、模具加工的优势。
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。
随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。
现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用五轴联动数控机床技术加工模具，可以克服上述不足。
五轴联动是什么
五轴联动是什么五轴联动是一种数控加工机床加工方式，它通过对机床加工工具进行控制，使其在五个方向上自由移动，从而可以加工出各种各样的零件形状。
此外，五轴联动还可以通过减少操作步骤和加工时间来提高生产效率，并使产品的质量得到稳定的提高。
五轴联动的优点五轴联动相对于其他加工方式来说有很多优点，如下所述：可加工任意三维空间曲面五轴联动可以通过控制加工工具在五个方向上的运动轨迹，实现对任意三维空间曲面的加工。
相较于传统加工方式，这种方式可以大大降低产品的误差率，以及加工成本。
降低了操作步骤和加工时间相较于传统加工方式，五轴联动可以通过同时控制加工工具和工件的移动，实现多道工序的同时进行，从而可以大大减少操作步骤和加工时间。
这一优点在工业生产中尤其重要，能够有效提升生产效率。
提高了工作环境和安全性五轴联动的加工方式大大减少了因加工过程中产生的废气、粉尘等污染物质的排放，减少了机床对工作环境的影响，同时也提高了对操作人员的安全性。
可以适用于多种材料加工五轴联动可以根据不同的加工需要选择不同的加工工具，从而适用于多种材料的加工，如金属、高分子材料、陶瓷等。
产品质量得到提升五轴联动加工方式在工艺上更加高级，所以可以在精度、表面质量等方面得到更好的加工效果，从而大大提高了产品的质量。
五轴联动的应用场景五轴联动的应用范围非常广泛，如以下几个方面：航空航天领域航空航天领域对于零件的精度和表面质量要求非常高，而五轴联动可以准确地制造出复杂的零件形状，从而使得其在航空航天领域得到广泛的应用。
模具制造模具制造过程中通常会遇到复杂的立体曲面，传统加工方式无法解决这种问题，而五轴联动加工方式可以使得模具的制造变得简单和高效。
医疗设备制造五轴联动可以通过对精细加工的掌握，制造出各种各样的特殊医疗设备，从而为患者提供更加高效的治疗方案。
艺术品制造五轴联动加工方式可以制造出各种各样的艺术品形状，使得艺术品在设计时更加灵活，从而让艺术品制造领域变得更加具有创造性。
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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
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返回
A12型
C B
X Z
Y
返回
A13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。
在这A13型中，又可按二个转动坐标轴的配置方式进一步分为三 种结构形式的机床。
形式
特点
实例
A
除工件一侧至少有一个移动坐标轴外,两个转动坐标 轴均由刀具一侧的主轴头来实现
A13型—A
B
两个转动坐标轴分别由主轴头摆动和工作台回转来实 现
A13型—B
C 两个回转坐标轴都在工作台一侧
A13型—C
A13型-A
五轴联动机床的结构介绍
姓名：李刚 班级：机电本121 学号：2012526124
主要内容
1.五轴联动的基本意义 2.坐标系的定义 3.机床结构类型 4.五轴联动数控机床的应用 5.五轴联动数控机床的发展前景 6.我国在数控机床领域面临的挑战 7.小结
五轴联动的基本意义
五轴数控机床一般是指五个数字控 制系统在五个坐标轴系内同时完成 运动和插补的机床。通常必须具有 XYZ三个直线运动坐标外，另外还 有两个回转运动轴坐标。
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。
5、创新是保持领先的内在要求，没有创新就没有进步。国家应该鼓 励企业进行五轴联动技 术的研发。
6、在保护好自己核心技术的前提下与其他先进企业进行技术交流。 7、大力发展高端五轴联动车床，实施精品工程。
小结
五轴联动数控机床已经成为当今加工工业最重要 的加工工具，随着工业化的深入，五轴联动数控 机床必将应用于更加广泛的领域，但是我国装备 制造业水平还比较低，五轴联动作为关键设备， 打破国外技术垄断，实现高端机床自给自足，实 现“中国装备装备中国”任重而道远，国内制造 企业必须寻求突破，以高端产品为点，带动其他 低端产品，继而实现产全线启动市场。
谢谢观看！
A
C
返回
A13型-B
B
C
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A13型-C
B
A
图6 五轴联动高速铣削加工中心HSM400U(A13型)
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并联结构机床
结构特点： 1. X．Y．Z三坐标由滑板连杆 式三个虚轴并联而成，A轴、C 轴为实轴。 2. 机床刚性好，整体性好。 3. 由于具有五轴联动功能，因 此，可以加工复杂型面，如叶 轮、模具等。
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。
5、取代快速原型制造（RP）
对一些原型产品和小零件采用高速5轴数控机床加工会更快更经济，许多用户采用高速 5数控机床加工来取代快速原型制造技术正是基于这种原由。
6、个性化产品零件加工
7、组成柔性生产系统用于中/小批量产品的加工
五轴联动数控机床发展前景
代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从 某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况。五 轴联动数控车床在工业生产中占有非常重要的作用，而且 现在出现了新的特征，五轴联动数控技术正在向高速、高 效率、高可靠性、高精度、复合化、智能化、网络化、柔 性化、绿色化等方向发展。