日本大隈五軸機(jī)床 | 一文詳解五軸數(shù)控加工的分類、優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

　　隨著科技的不斷進(jìn)步，五軸數(shù)控技術(shù)作為一項(xiàng)重要的制造技術(shù)不斷蓬勃發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中必不可少的一部分。

　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高、專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。

　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等等加工的手段。

　　五軸數(shù)控技術(shù)以其高精度、高效率等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)在不同行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，下面我們就來詳細(xì)介紹一下。

　　1、多軸加工的基本概念

　　多軸加工通常是指4軸和4軸以上聯(lián)動(dòng)加工。

　　相對(duì)于傳統(tǒng)的三軸加工而言，多軸加工改變了加工模式，增強(qiáng)了加工能力，提高了加工零件的復(fù)雜度和精度，解決了許多復(fù)雜零件的加工難題，高速和多軸加工技術(shù)的結(jié)合，多軸數(shù)控銑削加工在很多領(lǐng)域都替代了原先效率很低的復(fù)雜零件的電火花和電脈沖加工，多軸數(shù)控銑常常用于具有復(fù)雜曲面零件和大型精密模具的精加工，多軸加工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、大型模具制造及軍工領(lǐng)域，是目前復(fù)雜零件型面精加工的主要解決方法。

　　2、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控的分類

　　主要可分為搖籃式、立式、臥式、NC工作臺(tái)+NC分度頭、NC工作臺(tái)+90°B軸、NC工作臺(tái)+45°B軸、NC工作臺(tái)+A軸、二軸NC 主軸等。

　　(1)雙擺頭形式（+A ,+C）

　　(2)俯垂型擺頭式（+B ,+C 刀具）

　　(3)雙轉(zhuǎn)臺(tái)形式(NC工作臺(tái))

　　(4)俯垂型工作臺(tái)式（+B ,+CNC工作臺(tái)）

　　(5)一擺一轉(zhuǎn)形式（+A ,NC工作臺(tái)）

　　3、五軸加工的眾多優(yōu)點(diǎn)

　　說起五軸機(jī)床的特點(diǎn)，就要和傳統(tǒng)的三軸設(shè)備來比較。

　　生產(chǎn)中三軸加工設(shè)備比較常見，有立式、臥式及龍門等幾種形式。

　　常見的加工方法有立銑刀端刃加工、側(cè)刃加工，球頭刀的仿形加工等。

　　但無論哪種形式和方法都有著一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是在加工過程中刀軸方向始終保持不變，機(jī)床只能通過X、Y、Z 三個(gè)線性軸的插補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)刀具在空間直角坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)。

　　所以，在面對(duì)下面這些產(chǎn)品時(shí)，三軸機(jī)床效率低、加工表面質(zhì)量差甚至無法加工的弊端就暴露出來了。

　　與三軸數(shù)控加工設(shè)備相比，五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1. 保持刀具最佳切削狀態(tài)，改善切削條件

　　如上圖，在左圖中三軸切削方式，當(dāng)切削刀具向頂端或工件邊緣移動(dòng)時(shí)，切削狀態(tài)逐漸變差。

　　而要在此處也保持最佳切削狀態(tài)，就需要旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

　　而如果我們要完整加工一個(gè)不規(guī)則平面，就必須將工作臺(tái)以不同方向旋轉(zhuǎn)多次。

　　可以看見，五軸機(jī)床還可以避免球頭銑刀中心點(diǎn)線速度為0的情況，獲得更好的表面質(zhì)量。

　　2. 有效避免刀具干涉

　　針對(duì)航空航天領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的葉輪、葉片和整體葉盤等零件的加工，三軸設(shè)備由于干涉原因無法滿足工藝要求，而五軸機(jī)床就可以滿足。

　　同時(shí)五軸機(jī)床還可以使用更短的刀具進(jìn)行加工，提升系統(tǒng)剛性，減少刀具的數(shù)量，避免了專用刀具的產(chǎn)生。

　　3. 減少裝夾次數(shù)，一次裝夾完成五面加工

　　可以看出五軸加工中心還可以減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，提高加工精度。

　　在實(shí)際加工中，只需一次裝夾，加工精度更容易得到保證。

　　同時(shí)五軸加工中心由于過程鏈的縮短和設(shè)備數(shù)量的減少，工裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也隨之減少。

　　這意味著您可以用更少的夾具，更少的廠房面積和維護(hù)費(fèi)用，來完成更高效更高質(zhì)量的加工！

　　4. 提高加工質(zhì)量和效率

　　五軸機(jī)床可以采用刀具側(cè)刃切削，加工效率更高。

　　5. 縮短生產(chǎn)過程鏈，簡化生產(chǎn)管理

　　五軸數(shù)控機(jī)床的完整加工大大縮短了生產(chǎn)過程鏈，可以使生產(chǎn)管理和計(jì)劃調(diào)度簡化。

　　工件越復(fù)雜，它相對(duì)傳統(tǒng)工序分散的生產(chǎn)方法的優(yōu)勢(shì)就越明顯。

　　6. 縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期

　　對(duì)于航空航天、汽車等領(lǐng)域的企業(yè)，有的新產(chǎn)品零件及成型模具形狀很復(fù)雜，精度要求也很高，因此具備高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五軸數(shù)控加工中心可以很好地解決新產(chǎn)品研發(fā)過程中復(fù)雜零件加工的精度和周期問題，大大縮短研發(fā)周期和提高新產(chǎn)品的成功率。

　　綜上所述，五軸機(jī)床實(shí)在是有太多太多優(yōu)點(diǎn)，但是五軸機(jī)床刀具姿態(tài)控制、數(shù)控系統(tǒng)、CAM編程和后處理都要比三軸機(jī)床復(fù)雜的多！

　　4、在制造業(yè)中的應(yīng)用和重要性

　　五軸加工技術(shù)首先是應(yīng)用在具有復(fù)雜曲面的零件的加工上，特別在解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、大型柴油機(jī)曲軸等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

　　因此，高精度高速五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)于一個(gè)國家的軍事、航空航天、精密醫(yī)療設(shè)備、科學(xué)研究、精密儀器等行業(yè)有著舉足輕重的影響力，同時(shí)，由于刀具、驅(qū)動(dòng)、控制和機(jī)床等技術(shù)的不斷進(jìn)步，高速加工和高效加工，特別是高速硬銑已在模具制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用和推廣，傳統(tǒng)的電火花加工在很多場(chǎng)合已被高速硬銑所替代。

　　成功的五軸加工應(yīng)用?不僅僅是買到五軸加工中心和某些五軸CAM軟件就行了，加工中心必須適合加工模具。

　　當(dāng)考慮到五軸加工時(shí)，必須考慮利用五軸加工模具的目標(biāo)是：

　　盡可能用最短的切削工具完成整個(gè)工件的加工，也包括減少編程、裝夾和加工時(shí)間，但能得到更加完美的表面質(zhì)量。

　　在現(xiàn)代制造業(yè)中，五軸數(shù)控技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。

　　它的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　?。?）提升產(chǎn)品質(zhì)量和精度

　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面的加工，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。

　　在高精度零部件加工中，五軸數(shù)控機(jī)床可以確保產(chǎn)品的尺寸精度和表面光潔度，滿足客戶對(duì)精密零件的要求。

　　（2）提高生產(chǎn)效率和降低成本

　　零件加工時(shí)可以在一臺(tái)機(jī)床上完成多個(gè)加工步驟，減少了零件的夾持次數(shù)和工裝更換時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

　　同時(shí)，精確的加工過程可以減少零件的廢品率，降低了制造成本，提升了企業(yè)的競(jìng)爭力。

　?。?） 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件加工

　　隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜化和多樣化，對(duì)加工設(shè)備的要求也越來越高。

　　五軸數(shù)控技術(shù)通過多軸同時(shí)工作、多面加工等特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件的高效加工，適應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)多樣化、個(gè)性化產(chǎn)品的需求。

　?。?）推動(dòng)制造業(yè)智能化發(fā)展

　　五軸數(shù)控技術(shù)作為數(shù)字化制造的重要組成部分，促進(jìn)了制造業(yè)的智能化發(fā)展。

　　通過與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的結(jié)合，五軸數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行、自動(dòng)化加工，提高了生產(chǎn)線的智能程度和生產(chǎn)效率。