五轴机床若干关键技术

纪勋光

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

1 五轴联动技术简介

五轴联动，顾名思义，超出平常我们所说的空间三轴的范畴。五轴除了同时控制三个直线坐标系的直线运动外，还控制绕两个轴线反向的转动，形成一个five-axis同时控制的数控加工机床。刀具可以以任意角度到达作业范围内任何位置。控制刀具在两个方向上的摆动,这样刀具总是保持在切割点的轮廓线的法线方向，以确保表面处理的平滑。极大提高加工精度和加工效率，降低加工表面的粗糙度。

在传统的模具行业，一般通过垂直加工中心铣削工件。随着科技发展，对模具要求越来越高，一些立式加工中心本身弱点越来越明显。现在很多复杂面的加工，或者超高要求面的加工，都需要要保持很高的精度，普通的机床很难实现这样的精度。五轴联动机床则可以满足这些要求，加工超高质量和精度的模具，大幅度提高制造业的水平。

2 五轴机床技术特点

（1）直线电机驱动。现在直线电机技术非常成熟。新开发的直线电机容易受到干扰和热生产问题已经解决。对于直线电机在快速运行中保持高精度定位的技术，也被很好地得到了解决，利用阻尼技术，可以很好地实现这个效果。

线性驱动直线电机的优点，没有传动链，所以不会有传动的误差以及能量损耗，他们能够达到最佳的定位精度。直线电机可以在很大的加速度下保持灵活性与精确性，十分难得。直线电机驱动也有可靠性高、不需维护的特点，所以直线电机驱动技术的应用，无疑给数控加工行业带来了福音。

（2）双驱动技术。对于较宽的工作台或龙门型架,如果使用中间驱动程序,实际上不能保证中间的驱动力定位于中心,容易造成工件失去平衡性，从而无法保证加工的精度，动态性就比较差。使用双驱动,两光栅尺,利用一个程序来控制就能很好的找到这种平衡点。因为两个驱动协同作业，光栅尺来测试是否两平衡，当出现稳定性不足的时候，就会有指令进行调节，使系统处于动态稳定中。五轴联动技术的关键点有很多，很高的难度与复杂性，本文也只是从表面层次上介绍其技术特点。

（3）五轴联动技术属于高难度技术。五轴联动技术在数控加工机床中的需求十分大，并不是指对量的需求，而是对高质量的需求。而五轴联动技术还是数控加工中技术难度最高的，它集成机——电——液一体化技术于一身，应用在复杂曲面的超高精度加工。五轴联动技术是航空、潜艇、精密器材、复杂型腔等高要求加工行业非常需要的技术，这关系着这些高新技术所能达到的高度，是一个国家综合国力的象征。

（4）五轴联动机床夹装工件简单。五轴加工机床由于刀具运动的特殊性，所以无需要特殊夹具进行加持，全靠刀具运动，也不需要转换工位。避免加工工位更换带来的效率的低下以及大量加持设备的成本。

（5）降低刀具成本。五轴联动技术的特点，使用普通刀具就能进行基本所有的加工形式，避免了要建立一个巨型刀库带来的刀具成本高昂，避免了不停更换刀具带来的效率与质量的低下。采用五轴联动技术不仅加工精度高，而且加工速度快，加工的工艺过程也十分简便，并且适应性很强，更改工艺也只需要更改程序，不需要更改设备，很节省整体成本。

3 当前五轴联动技术现状

当前国内五轴联动技术发展也十分迅速，不论在形式种类还是尺寸应用范围等方面，都很齐全。能够加工不同种类的复杂零件，五轴联动的铣床和加工中心也都有了很大的研究。但是国内五轴机床的研究还停留在初步上，只是功能上基本实现而已，真正的加工精度与可适应性与国外还是有很大差距。这需要我们政府和相关单位有相关的政策引导，一定要重视高端数控机床的发展研究，特别是像这种五轴联动机床，是重中之重。

外国五轴数控机床是满足多面体和曲面复杂零件加工而生产设计出来的。随着科技快速发展,根据数控车床,很快产生了车铣和加工中心。五轴数控机床应用程序,处理效率相当于双轴机械机床,可以在一台机床上完成大部分工序的加工甚至所有工序的加工，这样就不需要大型的自动化生产线，大大降低了成本和空间，还提高了加工质量和加工效率。大大节省占地面积和工作之间不同的运输生产单位周转时间和成本。

4 结语

五轴联动技术需求十分迫切的今天，需要大力发展五轴联动技术这种高精尖的技术科研。当前国内五轴联动技术相比较与国外来讲，还是处于基础研究的阶段，精度、效率以及适用性都与国外发达国家有一定差距。在吸收现有国内外五轴联动高新技术的基础上，一定要有自己的知识产权和创新，不能完全依赖于国外的技术，不然容易造成高端设备的垄断，对我国的整个综合国力都有一定的制约。五轴联动技术的技术难点以及优势远远不止这些，这只是一些表面的特点，其结构以及控制方面的实际与理论的难度都很大，还有很多问题需要去不断开发和解决。现在国内正在大力发展科研与教育。相信未来在政府以及相关部门正确的政策引导下，中国的基础制造业以及高新技术的发展，还会进入一个更全新的领域。

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