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。
谢谢观看！
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。
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。
五轴数控机床的组成及特点
五轴数控机床的组成及特点五轴数控机床的组成及特点引言：五轴数控机床（Five-axis computer numerically controlled machine tool）是一种高精度、高性能的机床，其具备了在多个方向上进行精细加工的能力。
它集机械、电子、自动化技术于一体，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域。
本文将深入探讨五轴数控机床的组成和特点，并针对不同方面进行分析。
一、五轴数控机床的组成1. 主轴与工作台：五轴数控机床的主轴负责旋转刀具，而工作台则用于固定被加工的工件。
主轴和工作台之间的配合关系是五轴加工的基础。
2. 五轴联动系统：该系统由五个坐标轴组成，分别是X、Y、Z轴和A、C轴。
X、Y、Z轴负责线性运动，而A、C轴则负责主轴的转动。
3. 数控系统：数控系统是五轴数控机床的核心控制部分，负责控制五轴实现复杂的加工运动。
它能够根据预先输入的程序指令自动控制机床运行，实现高精度的加工。
4. 刀库和自动换刀系统：五轴数控机床通常配备有多样的刀具，刀库可以存放不同类型和尺寸的刀具。
自动换刀系统能够根据加工需求自动更换刀具，提高生产效率。
5. 冷却系统：在加工过程中，五轴数控机床需要保持工作温度的稳定，以确保加工质量。
冷却系统能够通过喷水或喷油的方式冷却刀具及工件，有效地控制加工温度。
6. 监控系统：五轴数控机床通常配备有监控系统，用于实时监测和检测机床的工作状态和加工过程。
通过监控系统，操作者可以及时了解机床的运行情况，并进行必要的调整和干预。
二、五轴数控机床的特点1. 复杂加工能力：五轴数控机床能够实现在多个方向上同时进行精细加工，具备了对复杂曲面进行高精度加工的能力。
相比于其他数控机床，它可以大大提高加工效率和加工质量。
2. 灵活性和高效性：五轴数控机床具备较强的灵活性，可以适应多样的加工需求。
通过合理设置机床参数和调整加工路径，可快速完成不同形状和尺寸的工件加工，提高生产效率。
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五轴联动数控机床简单介绍
一、五轴联动数控机床的原理
机床通过数控系统控制伺服驱动器，使得各个轴线能够按照事先预设
的工艺路径进行移动。
在工件加工过程中，通过控制五个轴线的协调配合，可以实现多轴联动运动，从而在三维空间内实现复杂曲面的加工。
二、五轴联动数控机床的结构
1.机床主体：是五轴联动数控机床的主要支撑部分，具有刚性和稳定性。
主体结构通常采用铸铁箱式或焊接结构，通过优化的设计和加工工艺
提高机床的刚度和稳定性。
2.工作台：是机床上固定工件或夹具的部分，一般具有多个坐标轴，
用于实现工件在空间中的旋转、倾斜、平移等运动。
3.主轴：是五轴联动数控机床的核心部件，用于驱动刀具进行切削加工。
主轴通常采用高速电主轴或驱动刀具进行加工。
4.五轴联动系统：包括五个坐标轴（X、Y、Z、A、C），通过传动装
置和伺服驱动器实现控制信号的传递和运动的实现。
5.数控系统：是五轴联动数控机床的大脑，通过输入和加工程序，控
制伺服驱动器实现机床各个轴线的协调运动。
三、五轴联动数控机床的应用
1.航空航天领域：五轴联动数控机床可以加工复杂的航空零件，如飞
机发动机叶片、机身结构件等。
由于零件薄壁、复杂曲面多、加工难度大，五轴联动机床的高精度和灵活性可以满足航空航天领域的制造要求。
2.汽车制造领域：五轴联动数控机床可以加工各种汽车零部件，如汽缸、曲轴、齿轮等。
汽车零部件一般要求具有较高的精度和强度，同时对于一些复杂构型的零部件，五轴联动机床的加工能力更加优越。
3.模具制造领域：五轴联动数控机床可以用于制造复杂的模具，如注塑模具、压铸模具等。
模具制造对加工精度要求高，加工稳定性要求好，五轴联动机床可以提高加工效率和准确度。
四、五轴联动数控机床的优势
与传统数控机床相比，五轴联动数控机床具有以下优势：
1.提高加工效率：五轴联动数控机床可以实现多轴同时加工，通过一次装夹就可以完成复杂曲面零件的加工，大大提高加工效率。
2.提高加工精度：五轴联动机床具有更高的刚度和稳定性，在高速运动和复杂曲面加工时能够保持较好的精度和表面质量。
3.扩大加工范围：五轴联动数控机床可以在多个坐标轴方向上进行运动，可以加工更加复杂的零件和曲面。
4.提高灵活性：五轴联动机床可以实现刀具的自动换位和夹具的自动调整，减少了人工干预，提高了加工的灵活性。
五、总结
五轴联动数控机床是一种高精度、高效率的机床，具有较广泛的应用前景。
通过五轴联动技术，可以实现更加复杂的零件加工，提高加工效率和加工质量。
随着科技的不断发展，五轴联动数控机床的性能和应用领域将不断扩大，为制造业的发展做出更大的贡献。