五轴联动数控机床的结构和应用
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。
五轴联动数控机床的战略价值及应用
五轴联动数控机床的战略价值及应用其战略价值主要表现在以下几个方面：1.提高生产效率：五轴联动数控机床可以在一次夹持下完成多角度、多面的加工，减少工件的换夹次数，大大缩短了加工周期。
传统机床需要多次操作和大量的人工干预，而五轴联动数控机床通过自动化操作，可以提高生产效率，降低生产成本。
2.提高加工精度：五轴联动数控机床在加工过程中，工件保持不动，主轴和刀具进行多轴的运动，减少了机床和工件之间的运动误差。
同时，通过五个旋转轴的联动，可以在更小的间隙内进行切削，提高了加工的精度。
这对于高精度零件的制造来说，具有重要的意义。
3.拓宽加工范围：五轴联动数控机床可以加工具有复杂曲面的零件，无论是外形、内孔还是斜面，都可以灵活加工。
它具有多角度、多轴向的运动特性，可以在一个工序中一次性完成复杂零件的加工，避免了多次换夹和重复操作的问题。
4.提高产品质量：五轴联动数控机床在加工过程中，通过切削角度和刀具的合理选择，可以实现更好的切削条件。
这不仅可以提高切削效率，还可以减少工件的变形和表面质量的提高，从而提高产品质量。
在航空航天行业，五轴联动数控机床可以用于加工飞机发动机叶片、涡轮盘等复杂曲面件。
它可以通过多轴的运动精确地加工出高度复杂的曲面，提高了发动机的效率和可靠性。
在汽车制造行业，五轴联动数控机床可以用于制造汽车零部件。
汽车的车身、发动机等部件往往具有复杂的曲面和高精度的要求，五轴联动数控机床可以提供高效且精确的加工解决方案。
在模具制造行业，五轴联动数控机床可以用于加工模具的特殊曲面，如汽车灯具模具、手机外壳模具等。
它可以通过多轴的运动实现复杂形状的加工，提高模具的加工效率和精度。
在医疗器械行业，五轴联动数控机床可以用于加工人工关节、植入物等器械。
它可以通过自动化的加工过程，提高零件的加工精度和质量，从而提高医疗器械的效果和安全性。
总的来说，五轴联动数控机床具有重要的战略价值和广泛的应用前景。
随着制造业的发展和精密加工需求的增加，五轴联动数控机床将在各个领域中发挥越来越重要的作用。
专题六__五轴联动轨迹运动控制2
2008-12-28
专题七 五轴联动轨迹运动控制
一、五轴联动数控加工概述 二、五轴联动的坐标变换 三、五轴联动的插补 四、五轴联动的速度平滑 五、五轴联动的刀具补偿
2008-12-28
二、五轴联动的坐标变换及线性插补
1、五轴联动加工路径的非线性化误差
• 对给定的刀位数据源文件进行处理，生成针对指定机床的NC代码。对刀位数据源文件 中描述的刀轨，按照指定的线性化误差，生成相应的G代码。
X，Y，Z
x，y，z，i，j，k
五轴联动轨迹运动控制
2008-12-28
二、五轴联动的坐标变换及线性插补
2、五轴联动机床结构与加工路径的关系
• 两个旋转轴的坐标比较容易理解，也就是使得刀具平行于给定的刀轴方向i，j，k， 两个旋转轴相应的坐标。
• 三个平动轴的坐标，由于两个旋转轴的存在，变得比较复杂。假设机床的三个平动 轴X、Y、Z分别产生平移运动△X、△Y、△Z ，而两个旋转轴没有运动，那么刀具参考 点也会产生同样的位移△X、△Y、△Z ，但是，如果两个旋转轴分别转过角度△B、△C ，那么，刀具参考点所产生的运动就不再是△X、△Y、△Z ，而是要综合考虑三个平动 轴的平移运动和两个旋转轴的旋转运动△B、△C 。
2008-12-28
一、五轴联动数控加工概述
1、五轴联动加工
五轴联动加工的一般流程
CAM CAD模型
刀位数据文件 （刀具参考点位 置x，y，z；刀 轴方向I，J，
K）
后处理
经过线性化处理 后的NC代码
五轴联动轨迹运动控制
2008-12-28
一、五轴联动数控加工概述
1、五轴联动加工
五轴联动加工的一般流程
专题六 五轴联动轨迹运动控制
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
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。
五轴联动数控机床简单介绍
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。
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。
五轴加工机床的结构[详解]
![五轴加工机床的结构[详解]](https://img.taocdn.com/s3/m/451492605bcfa1c7aa00b52acfc789eb172d9e2b.png)
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o，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.弯曲式转动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。
但今天的客户建议机床具备更大的灵活性和宽阔的加工能力。
如果这只是5轴加工惟一可以采用的方法，那么加工车间就无法加工少于它们尺寸和重量管制的工件。
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加装工艺问题机械部分的复原稀油分散杀菌系统设计的任务和步骤避免雾化的添加剂。
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。
五轴数控机床发展与应用
五轴数控机床发展与应用五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。
现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。
装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。
即使是发达工业化国家，也无不高度重视。
近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。
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，反映了一个国家的工业发展水平状况。
本文论述了五坐标联动数控机床和它典型五种结构、应用历史和用于加工复杂零件的优点以及它对发展制造业的重要作用。
并较详细介绍了五轴数控机床在工业中应用现状。
一、五轴联动数控机床五轴数控机床可用于加工许多型面复杂的特殊关键零件，对航空、航天、船舶、兵器、汽车、电力、模具和医疗器械等制造业的快速发展，对改善和提升诸如飞机、导弹、发动机、潜艇及发电机组、武器等装备性能都具有非常重要的作用。
五轴数控机床已成为装备制造业和先进国防武器装备产品快速研发与实现的关键基础性设备。
因此，西方工业发达国家都将五轴数控机床列为国家战略物资严格管理，限制出口到发展中国家。
五轴数控机床除和三轴数控机床一样具有XYZ三个直线运动坐标外，通常还有两个回转运动轴坐标。
常见的五轴数控机床或加工中心结构，主要通过五种技术途径实现。
①双转台结构(Double Rotary Table) 采用复合A（B）、C 轴回转工作台，通常一个转台在另一个转台上，要求两个转台回转中心线在空间上应能相交于一点。
②双摆角结构（Double Pivot Spindle Head）装备复合A、B 回转摆角的主轴头，同样要求两个摆角回转中心线在空间上应能相交于一点。
五轴联动机床机构设计
本科毕业设计（论文）通过答辩摘要五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点。
若配以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，更能够适应像汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。
本文设计了一台五轴联动机床主轴模型，在XY工作台的基础上叠加两层托板，步进电动机带动轴使其做旋转运动，构成类似陀螺仪的结构。
分别实现工作台绕XY轴的转动和移动，再沿Z轴装配一根丝杠完成工作台沿Z轴的上下运动最终实现刀具向各个面进行加工。
主要完成了：模型整体结构设计，各个轴的结构设计及计算、滚珠丝杠、轴承和直线滚动导轨的选择及其强度分析；步进电机的选择及分析。
关键词五轴联动丝杠传动陀螺仪1本科毕业设计（论文）通过答辩AbstractFive-axis machining center with high efficiency and precision characteristics. If accompanied by high-end CNC five-axis system, can also carry out complex curved surface precision machining, more able to adapt as automotive components, aircraft structural parts and other modern mold processing.This paper designed a five-axis machine tool spindle model, based on the XY table overlay two pallets, stepper motor drive shaft rotation to do so constitutes a similar gyro structure. Were achieved around the XY axis rotating table and move along the Z axis and then complete the table assembly of a screw up and down movement along the Z axis to the ultimate realization of the various surface processing tool.Main completed: overall structural design model, each shaft structure design and calculation, ball screws, bearings and linear motion guide the choice and strength analysis; stepper motor selection and analysis.Keywords five-axis gyro screw drive2本科毕业设计（论文）通过答辩目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (5)第二章总体方案的设计 (6)2.1设计任务 (6)2.2设计方案的论证 (6)2.2.1传动方式的确定 (6)2.2.2 陀螺仪机构的设计 (6)2.3 总体方案的设计及结构组成 (6)第三章 XY工作台及绕XY旋转工作台的设计 (8)3.1 XY工作台的设计 (8)3.1.1主要设计参数及依据 (8)3.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析 (8)3.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重 (8)3.2绕XY旋转工作台的设计 (8)3.2.1主要设计参数及依据 (8)3.2.2绕XY旋转工作台受力分析 (9)3.2.3初步选定绕XY旋转工作台的尺寸及重量估计 (9)3.3 沿Z向移动工作部分设计 (9)第四章滚珠丝杠副的选型与计算 (10)4.1滚珠丝杠的选型 (10)4.2 滚珠丝杠副导程的确定 (13)4.3 滚珠丝杠副的传动效率 (14)第五章直线滚动导轨的选型 (15)5.1定位精度高 (15)5.2降低机床造价并大幅度节约电力 (15)5.3可提高机床的运动速度 (15)5.4可长期维持机床的高精度 (15)5.5直线滚动导轨副的计算与选型 (16)5.5.1滑块承受工作载荷F max的计算及导轨型号的选取 (16)5.5.2距离额定寿命L的计算 (16)第六章步进电机的参数与选型 (17)6.1步进电动机的特点 (17)6.2 步进电动机的分类 (17)6.2.1反应式步进电动机 (17)6.2.2永磁式步进电动机 (17)6.2.3混合式步进电动机 (17)6.3步进电动机的参数及其选择 (18)6.3.1步距角的选择 (18)6.4电动机的转速与功率 (19)6.5各参素的确定 (19)3本科毕业设计（论文）通过答辩6.6初选步进电动机型号 (20)6.6.1脉冲当量的选择 (20)6.6.2等效负载转矩的计算 (20)6.6.3等效转动惯量计算 (20)6.6.4步进电动机型号选择的计算 (21)第七章轴、轴承及联轴器的选用 (26)7.1轴的材料 (26)7.1.1轴的分类 (26)7.1.2轴的材料及选择 (26)7.2 轴的结构设计 (26)7.2.1轴头、轴颈和轴身 (26)7.2.2轴上零件的轴向固定和定位 (27)7.2.3轴的周向固定： (27)7.2.4减少应力集中的措施 (27)7.3轴承的选用 (28)7.4联轴器的选用 (28)第八章连接部分 (31)8.1 螺纹紧固件的联接画法 (31)致谢 (33)参考文献 (34)4本科毕业设计（论文）通过答辩第一章绪论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。
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
一、五轴联动数控加工介绍
提高加工质量
❖ 稳定加工精度 ❖ 提高表面平滑 ❖ 缩短刀具长度
五轴
三轴
五轴联动数控系统的理论和技术
12 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
降低成本
❖ 延长刀具寿命 ❖ 减少加工设备 ❖ 提高效率 ❖ 减少工装和刀具
五轴联动数控系统的理论和技术
13 2020/8/19
9 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
• 缩短加工时间 • 提高加工质量 • 降低加工成本 • 加工复杂零件
五轴联动数控系统的理论和技术
10 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
缩短加工时间
❖ 减少工件装卡次数 ❖ 提高材料的去除率
五轴联动数控系统的理论和技术
11 2020/8/19
一次装夹
通过规划刀具方向可以高效的刀具加工复杂曲面零件，减少 装夹次数，提高加工效率
五轴联动数控系统的理论和技术
6 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
• 改变刀具方向带来的优势
复杂工件 刀具长度 加工效率
工艺性能
刀具方向影响切削力的大小
控制切削区域
通过调整刀具方向可以使球头铣刀用合理的区域参与切削， 降低切削力和刀具磨损，提高加工表面质量
五轴联动数控系统的理论和技术
7 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
汽车（汽油机）涡轮增压器叶轮
长征系列火箭发动机叶轮
直11用Honeywell公司的 航空涡轴发动机
船舶（柴油机）涡轮增压器叶轮
五轴联动数控系统的理论和技术
8 2020/8/19
一、五轴联动数控加工介绍
五轴联动数控机床简单介绍ppt
机床具备多种误差补偿功能，如热误差补偿和几何误差 补偿等，提高加工精度。
高精度检测系统
机床配备高精度检测系统，如激光干涉仪和球杆仪等， 用于检测机床精度和调整机床。
使用功率和效率
高效率加工
五轴联动数控机床采用先进的加工技术，如高速切削和硬切削等 ，缩短加工时间和提高加工效率。
节能设计
机床采用先进的节能设计和智能控制技术，可降低能耗和减少浪 费。
对策和建议
对策
对于企业来说，应该加强技术研发和技术人才的培养，提高操作和维护水平 ，同时加强生产过程的优化和管理，提高生产效率和质量品质。
建议
政府应该加大对五轴联动数控机床的扶持力度，鼓励企业进行技术创新和提 高产品质量，推动产业升级和发展。同时，还可以通过组织培训和交流活动 等方式，提高技术和管理水平。
03
技术参数
主要功能
高精度加工
五轴联动数控机床具备高精度加工能力，可实现复杂形状的高 精度加工。
高效率加工
通过五轴联动，可实现多面、多角度同时加工，提高加工效率 。
自动化加工
支持自动编程、自动刀具管理和自动监控等功能，提高生产效 率。
加工精度
高精度传动系统
五轴联动数控机床采用先进的高精度传动系统，如直线 电机和滚珠丝杠等，确保高精度加工。
3
同步轴
各轴之间通过同步轴实现联动，确保各轴运动 的协调性和准确性。
运动原理
数控系统
五轴联动数控机床的数控系统是核心，它可以接受来自计算机或其他控制设备的指令，并 将其转换为机床各轴的运动。
数据处理
数控系统根据加工零件的几何形状和加工要求，计算出各轴的运动轨迹和联动关系，实现 五轴联动。
运动控制
你真的足够了解五轴加工吗看完豁然开朗
你真的足够了解五轴加工吗看完豁然开朗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。
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？01五轴机床的机械结构形式想要真正的了解五轴加工，首先我们要读懂什么是五轴机床。
五轴机床（5 A某is 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：1.两个转动坐标直接控制刀具轴线的方向（双摆头形式）。
2.两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）。
3.两个转动坐标直接控制空间的旋转（双转台形式）。
4.两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）。
5.两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）。
某术语：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。
02五轴加工的众多优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。
五轴联动原理
五轴联动原理五轴联动加工技术是一种高效的加工方法，它可以实现在一台数控机床上完成复杂曲面零件的加工，大大提高了加工效率和加工精度。
五轴联动加工技术的核心是五轴联动原理，下面我们来详细了解一下五轴联动原理的相关知识。
首先，五轴联动原理是指在数控机床上通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
这五个坐标轴分别是X轴、Y 轴、Z轴、A轴和C轴。
其中，X、Y、Z轴是机床的三个基本坐标轴，分别对应工件的长、宽、高方向的移动；而A轴和C轴则是机床的两个旋转轴，分别对应工件的旋转运动。
通过同时控制这五个坐标轴的运动，可以实现对工件的多方位加工，从而满足复杂曲面零件加工的需求。
其次，五轴联动原理的实现需要依靠数控系统和五轴联动加工中心。
数控系统是五轴联动加工的大脑，它能够精确地控制五个坐标轴的运动，实现对工件的精密加工。
而五轴联动加工中心则是五轴联动加工的具体执行者，它具有高速、高精度的加工能力，能够完成复杂曲面零件的加工任务。
通过数控系统和五轴联动加工中心的协同作用，才能实现五轴联动加工技术的应用。
另外，五轴联动原理的应用范围非常广泛。
它可以用于航空航天、汽车制造、模具制造、船舶制造、医疗器械等领域，特别适用于复杂曲面零件的加工。
由于五轴联动加工技术具有高效、高精度、高稳定性的特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
最后，五轴联动原理的发展也面临着一些挑战和机遇。
随着制造业的转型升级，对复杂曲面零件加工精度和效率的要求越来越高，五轴联动加工技术将会迎来更广阔的发展空间。
同时，五轴联动加工技术也需要不断创新和改进，以满足不同行业对加工精度和效率的需求。
总之，五轴联动原理是五轴联动加工技术的核心，它通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
五轴联动加工技术具有广泛的应用前景，是制造业发展的重要方向之一。
希望通过我们的努力，能够进一步推动五轴联动加工技术的发展，为制造业的转型升级贡献力量。
五轴联动数控加工中心的组成结构功能
五轴联动数控加工中心的构成、构造与功效内容来源网络，由“深圳机械展（11 万㎡，1100 多家展商，超 10 万观众）”收集整顿！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.一、五轴联动数控加工中心的构造五轴联动加工中心大多是 3+2 的构造,即ｘ,ｙ,ｚ三个直线运动轴加上分别围绕ｘ,ｙ,ｚ轴旋转的ａ,ｂ,ｃ三个旋转轴中的两个旋转轴构成。
这样,从大的方面分类,就有ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｂ;ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｃ;ｘ,ｙ,ｚ,ｂ,ｃ三种形式;由二个旋转轴的组合形式来分,大致上有双转台式、转台加上摆头式和双摆头式三种形式。
这三种构造形式由于物理上的因素,分别决定了机床的规格大小和加工对象的范畴。
其中,双转台构造的五轴联动机床由于在加工工件时工件需要在两个旋转方向运动,因此只适合加工小型零件,如小型整体涡轮、叶轮、小型精密模具等,由于构造最为简朴,因此相对价格较为低廉,就应用来讲,这是数量最多的一类五轴联动数控机床。
转台加上摆头式构造的五轴联动机床由于转台能够是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,摆头也是同样,能够分别是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,因此转台加上摆头式构造的五轴联动机床能够有多种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要ａ轴加上ｂ轴,其中ａ轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,固然这里一种必要条件是两个转台必须严格同时旋转;再如加工如图2 所示零件,采用ｃ轴加上ｂ轴,由于工件仅在ｃ轴上旋转运动,因此工件能够很小,也能够较大,直径范畴可由几十毫米至数千毫米,ｃ轴转台的直径也能够从 100～200ｍｍ至 2～3ｍ,机床的规格、质量也从几吨至十几吨甚至数十吨。
这也是一类应用十分广泛的五轴联动数控机床,其价格居中,随机器规格大小、精度和性能的不同相差很大。
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骨髓增生异常综合症的诊断和 治疗指南
中国医学科学院 血液学研究所血液病医院 中国协和医科大学
肖志坚
Multistep pathogenesis of MDS
◆ Pre MDS phase
MDS initiation: enviromental, occupational or toxic exposure in genetically susceptible individuals
risk(OR:1.99)
Smoking
risk increased with during and intensity of
smoking(↑risk for“cecent” smoker; ↑risk
for RA and RARS; ↑risk for chromosome 7
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。
A13型-A
A
C
返回
A13型-B
B
C
、
返回返回
A13型-C
B
A
图6 五轴联动高速铣削加工中心HSM400U(A13型)
返回
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。
◆ Early MDS phase
Immunologic response to damaged cells
◆ Late MDS phase
Diminution of cell cycle control and genomic instability→development of secondary AML
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。
五轴数控机床基础知识
五轴数控机床基础知识五轴数控机床是一种高精度、高效率的机床，具有多轴联动、多功能加工等特点，广泛应用于航空航天、汽车、模具等行业。
掌握五轴数控机床的基础知识对于操作人员至关重要。
下面将介绍五轴数控机床的基础知识内容。
1. 五轴数控机床的基本构成：五轴数控机床由机床主体、数控系统、五轴联动系统、刀库、冷却系统等部分组成。
机床主体包括床身、立柱、横梁、工作台等部分，数控系统控制整机运动轨迹，五轴联动系统实现多轴联动加工，刀库存放不同刀具，冷却系统用于降低加工温度。
2. 五轴数控机床的工作原理：五轴数控机床通过数控系统控制各个轴的运动，实现复杂零件的加工。
五轴数控机床具有X、Y、Z、A、C五个坐标轴，其中X、Y、Z轴为线性轴，A、C轴为旋转轴。
通过控制各轴的运动，实现零件的切削加工。
3. 五轴数控机床的加工优势：五轴数控机床具有多轴联动、高精度、高效率等优点。
可以实现复杂曲面的加工，提高加工精度和加工效率，节约加工时间和成本，适用于批量生产和定制加工。
4. 五轴数控机床的应用领域：五轴数控机床广泛应用于航空航天、汽车、模具、船舶、轨道交通等行业。
可以加工涡轮叶片、模具、车轮、轴承座等零部件，满足高精度、高质量的加工需求。
5. 五轴数控机床的维护保养：五轴数控机床在日常使用过程中需要定期进行润滑、清洁、检查等保养工作，确保机床运行稳定、精度高。
对数控系统、五轴联动系统、刀库等部件进行定期检查和维护，延长机床的使用寿命。
总的来说，五轴数控机床是一种高精度、高效率的机床，具有复杂加工能力，适用于多种行业的加工需求。
掌握五轴数控机床的基础知识对于操作人员具有重要意义，可以提高加工效率、降低生产成本，提高企业的竞争力。
希望以上内容能帮助您更好地了解五轴数控机床的基础知识。
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五轴联动数控机床的结构和应用
作者：庞钧文
来源：《中国科技博览》2017年第30期
[摘要]主要分析了五轴联动加工工艺的应用特征，分别从工作台和主轴头之间，把五轴联动数控机分为回转符合工作台型+摆动、回转复合主轴头型+白龙、工作台回转复合型+主轴头摆动，而后对各类机床的应用特征进行了相应分析和阐述，对其优缺点进行了介绍，最后对五轴联动数控机床在航空航天工业、模具制造业和汽车制造业中的应用进行详尽的探析，以下为详述。
[关键词]五轴联动数控机床应用
中图分类号：R124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0361-02
五轴联动数控机床可谓是数控机床制造技术中的代表，也是数控技术应用难度最大、应用范围最为广泛的技术手段，国际上已经将五轴联动数控机床加工技术作为国家工业发展水平的代表，它集合了精密加工技术、计算机控制和高性能伺服驱动为一体，主要应用于复杂曲面、高效、精密和自动化的加工过程之中，特别是航空航天、高精密仪器、船舶以及模具等，这些生产环节都会应用到五轴联动数控机床加工技术，特别是军工部门和民用工业部门都会涉及到这些关键的加工设备类型。
五轴联动数控加工技术应用的过程中，一般都会通过增设机床回转轴、工件或是刀具等，对位姿角的加工进行实时调整，这些工具的应用，可以更为便捷的实施加工手段，防止出现工件或是刀具干涉的情况，仅需要通过一次性装夹来实现基面外全部面的清洗工作，完成最终的加工任务，此外，在对斜面进行加工时，可以借助工件或是刀具的摆动情况，使刀具可以更好的接近需加工的表面位置，对刀具的伸长度进行良好的控制，间接的可以提高刀具的使用寿命，不仅如此，还能利用直线轴的实际运动轨迹，对内凹表面实现精密的加工，这些都更适用于复杂且多面的零件类型，例如，舰艇、航空发动机以及汽轮机等，五轴联动数控技术的应用和三轴联动加工技术的应用相比较，五轴联动数控技术的位姿更为灵活，应用平刀线接触成形可以促使加工之后的表面更为光滑，体现出的连续性更强，实用性强，落实效率更高。
一、五轴联动数控机床的结构类型分析
五轴联动数控机床之中不仅涵盖着X/Y和Z三个直线运动坐标系，同时还存在着两个旋转坐标轴，实现旋转进给运动，工作台和主轴头之前，还存在这多轴联动机制，实现连续性的进给运动，最终完成曲面加工工作任务。
五轴联动数控机床可以按照工作台和主轴头二者的配合运动形式，将其分为回转复合工作台型+摆动、回转复合工作台型+摆动、工作台回转混合+主轴头摆动，其主要结构型式可以分为以下几点。
（一）对于回转符合工作台型+摆动的运作方式分析
回转复合工作台型+摆动的五轴联动数控机床运作形式，一般可以分为两个旋转坐标轴，而后可将其作用到工件之中，通过床身的AB轴摆动，此后沿着C轴完成回转动作，这些都需要工作台的作用实现。
可以在原有的三种数控加工机床的运作基础上，此后配备数控摆动回转工作台发展而成[1]。
工作台型一般可以分为左右双支承，其实际刚性较大，如果台面转向后侧时，它可控的运动空间就相对较小，所以，它的一般摆角较小时，它的实际摆角范围则较大，同时易于观察，更加适用于小型零件的加工，工作台应当按照（ABC）轴组合运作的形式，完成工作运转，不仅可以促使工作台中的安装底面之外的其余五个面都应当借助主轴完成技加工，同时可以加工成倾斜孔或是倾斜面等，ABC轴组合运动的形式完成工作任务，其中安装台上的底面和其余五个面都由主轴加工，ABC轴可以和XYZ三个直线轴完成联动，而后加工出繁杂的空间曲面，比如，大型的叶轮的曲面等[2]。
这种型式的机床一般是受三轴数控机床的运作基础上，配备回转工作台和数控摆动构建而成，主轴的结构通常都较为简洁，其实际刚性较佳，所涉及的工艺范围也较广，应用较为简洁，此时的工作台的设计环节，要确定其实际承载度，这一工艺措施是中小型五轴加工机床应用率最高的结构类型。
（二）回转复合主轴头型+摆动的运作方式分析
回转复合主轴头型五轴联动数控机床+摆动的运作形式，可谓是转动坐标轴的过程，同时这些都会作用到刀具之上，并都由刀具一侧的复合主轴头来完成，对其构成要素进行分析，可知，复合主轴头是由可回转的主轴头和回转头所构成，其中可回转的主轴头可以围绕着Z轴实现360°的旋转，而回转头则可围绕着XY轴实现回转，这一机床类型还可分为诸多的系列，比如：HPM/Mikron等等。
复合主轴头型联动数控机床之上可以应用球头铣刀完成复杂曲面的加工，还可以应用主轴对工件进行弯转，转过一个角度之后，可以令球头铣刀对零线速度顶点进行切削和规避，这样可以更好的满足精度曲面加工的实际需求，符合加工质量的需要。
此类型的加工机床可以制作为多头式主结构，也就是刀具安装的主轴头可以分为多个，此时，可以参照不同类型和型号等参数，实现交换和择选，此后，还可以基于加工需求，择选最为适宜的转矩和转速。
这样的主轴加工方式较为灵活，但是，复合主轴头部件的设计和制造的过程中，对于工艺水平的需求极高，实施难度较大，如若仅仅保持工件或是工作台的固定性，那么，此时的五个坐标轴的运动，即：X/Y/Z/A/B等，都由复合主轴头来实现，工作台的设计都较大，都可以应用加工工具，完成大型复杂曲面的安装，重型壳体件等都需要应用这一工艺措施，比如，大型发动机壳体、飞机龙骨以及翼梁等，此工艺措施的应用也体现出了一定的缺陷，运动部件质量较大，同时惯性也较大，这一工艺措施不可应用于过高的进给速度或是加速度的环节，所以，这种结构和型式一般会应用到重型机床亦或是大型机床中应用，例如，济南机床集团所开发的XKV2745型龙门移动式大型五轴联动数控铣床，就是典型代表[3]。
（三）工作台回转混合型+主轴头摆动的运作方式分析
工作台回转型五轴联动数控机床+主轴头摆动的运作形式，第二个转动坐标轴分别由刀具一侧主轴头摆动和工件一侧的工作台回转完成，应用主轴头摆动作为回转轴，加之工作台其中的一个回转轴完成五轴联动的加工目的，主轴头可以通过摆动实现刀具的摆动，或可应用牢固加紧的措施，使其定位在摆动的范围内。
工作台的运转过程中，需要承受较多的重量，同时也可以应用标准交换工作台，现阶段的五轴联动数控数控机床所广泛应用。
二、对于五轴联动数控机床在模具制造业中的应用方式分析
五轴联动数控机床，适合应用到复杂型腔曲面零件的制作中，模具制造生产领域都会广泛的应用。
模具零件的形状通常都较为繁杂，同时对表面加工质量和加工精度的要求极高，例如，矿泉水塑料模具、汽车后视镜模具以及轮胎模具等，都会应用到这一工程手段，这一过程中会对模具加工水平提出了更高的要求，此时可以应用五轴联动数控加工方式，复杂模具的零件进行加工，仅需一次，就可以完成安装面之外的全部加工任务，这样可以极大的提高模具的加工效率，缩减模具的交货期，提高五轴联动数控机床的性价比，和三轴加工水平相比，它所应用的刀具较短，提升其应用稳定性，保证其加工的精准度。
结束语
综上所述，自从进入到二十一世纪以来，科学技术发展水平就在不断进步，各类科学技术手段都开始融入到人们的生产生活中，极大的便捷了人们的生活，同时也提高了生产水平，五轴联动数控机床的技术水平，一定程度的体现了整个国家的工业发展水准，笔者对此技术的应用进行了相应的分析，而后对其应用方式提出了相应的思考，希望给相关的五轴联动数控技术人员以一定的借鉴和启迪。
参考文献
[1] 杜玉湘，陆启建，刘明灯等.五轴联动数控机床的结构和应用[J].机械制造与自动化，2013，37（3）：14-16，20.
[2] 徐晓风，高永祥.基于UG的五轴联动数控加工技术在吹塑模具的应用[J].机械设计与制造，2013，68（3）：237-239，243.
[3] 彭志军，刘大炜，宋智勇等.一种五轴联动机床动态精度检测及优化方法[J].制造技术与机床，2013，48（8）：35-39.
作者简介
庞钧文，出生日期：1986年9月；职称：助理工程师，职务：数控实验员，主要研究方向：数控技术应用领域。