五軸機床若干關(guān)鍵技術(shù)

紀(jì)勛光

（齊齊哈爾二機床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 五軸聯(lián)動技術(shù)簡介

五軸聯(lián)動，顧名思義，超出平常我們所說的空間三軸的范疇。五軸除了同時控制三個直線坐標(biāo)系的直線運動外，還控制繞兩個軸線反向的轉(zhuǎn)動，形成一個five-axis同時控制的數(shù)控加工機床。刀具可以以任意角度到達(dá)作業(yè)范圍內(nèi)任何位置。控制刀具在兩個方向上的擺動,這樣刀具總是保持在切割點的輪廓線的法線方向，以確保表面處理的平滑。極大提高加工精度和加工效率，降低加工表面的粗糙度。

在傳統(tǒng)的模具行業(yè)，一般通過垂直加工中心銑削工件。隨著科技發(fā)展，對模具要求越來越高，一些立式加工中心本身弱點越來越明顯。現(xiàn)在很多復(fù)雜面的加工，或者超高要求面的加工，都需要要保持很高的精度，普通的機床很難實現(xiàn)這樣的精度。五軸聯(lián)動機床則可以滿足這些要求，加工超高質(zhì)量和精度的模具，大幅度提高制造業(yè)的水平。

2 五軸機床技術(shù)特點

（1）直線電機驅(qū)動。現(xiàn)在直線電機技術(shù)非常成熟。新開發(fā)的直線電機容易受到干擾和熱生產(chǎn)問題已經(jīng)解決。對于直線電機在快速運行中保持高精度定位的技術(shù)，也被很好地得到了解決，利用阻尼技術(shù)，可以很好地實現(xiàn)這個效果。

線性驅(qū)動直線電機的優(yōu)點，沒有傳動鏈，所以不會有傳動的誤差以及能量損耗，他們能夠達(dá)到最佳的定位精度。直線電機可以在很大的加速度下保持靈活性與精確性，十分難得。直線電機驅(qū)動也有可靠性高、不需維護(hù)的特點，所以直線電機驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用，無疑給數(shù)控加工行業(yè)帶來了福音。

（2）雙驅(qū)動技術(shù)。對于較寬的工作臺或龍門型架,如果使用中間驅(qū)動程序,實際上不能保證中間的驅(qū)動力定位于中心,容易造成工件失去平衡性，從而無法保證加工的精度，動態(tài)性就比較差。使用雙驅(qū)動,兩光柵尺,利用一個程序來控制就能很好的找到這種平衡點。因為兩個驅(qū)動協(xié)同作業(yè)，光柵尺來測試是否兩平衡，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定性不足的時候，就會有指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)處于動態(tài)穩(wěn)定中。五軸聯(lián)動技術(shù)的關(guān)鍵點有很多，很高的難度與復(fù)雜性，本文也只是從表面層次上介紹其技術(shù)特點。

（3）五軸聯(lián)動技術(shù)屬于高難度技術(shù)。五軸聯(lián)動技術(shù)在數(shù)控加工機床中的需求十分大，并不是指對量的需求，而是對高質(zhì)量的需求。而五軸聯(lián)動技術(shù)還是數(shù)控加工中技術(shù)難度最高的，它集成機——電——液一體化技術(shù)于一身，應(yīng)用在復(fù)雜曲面的超高精度加工。五軸聯(lián)動技術(shù)是航空、潛艇、精密器材、復(fù)雜型腔等高要求加工行業(yè)非常需要的技術(shù)，這關(guān)系著這些高新技術(shù)所能達(dá)到的高度，是一個國家綜合國力的象征。

（4）五軸聯(lián)動機床夾裝工件簡單。五軸加工機床由于刀具運動的特殊性，所以無需要特殊夾具進(jìn)行加持，全靠刀具運動，也不需要轉(zhuǎn)換工位。避免加工工位更換帶來的效率的低下以及大量加持設(shè)備的成本。

（5）降低刀具成本。五軸聯(lián)動技術(shù)的特點，使用普通刀具就能進(jìn)行基本所有的加工形式，避免了要建立一個巨型刀庫帶來的刀具成本高昂，避免了不停更換刀具帶來的效率與質(zhì)量的低下。采用五軸聯(lián)動技術(shù)不僅加工精度高，而且加工速度快，加工的工藝過程也十分簡便，并且適應(yīng)性很強，更改工藝也只需要更改程序，不需要更改設(shè)備，很節(jié)省整體成本。

3 當(dāng)前五軸聯(lián)動技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)五軸聯(lián)動技術(shù)發(fā)展也十分迅速，不論在形式種類還是尺寸應(yīng)用范圍等方面，都很齊全。能夠加工不同種類的復(fù)雜零件，五軸聯(lián)動的銑床和加工中心也都有了很大的研究。但是國內(nèi)五軸機床的研究還停留在初步上，只是功能上基本實現(xiàn)而已，真正的加工精度與可適應(yīng)性與國外還是有很大差距。這需要我們政府和相關(guān)單位有相關(guān)的政策引導(dǎo)，一定要重視高端數(shù)控機床的發(fā)展研究，特別是像這種五軸聯(lián)動機床，是重中之重。

外國五軸數(shù)控機床是滿足多面體和曲面復(fù)雜零件加工而生產(chǎn)設(shè)計出來的。隨著科技快速發(fā)展,根據(jù)數(shù)控車床,很快產(chǎn)生了車銑和加工中心。五軸數(shù)控機床應(yīng)用程序,處理效率相當(dāng)于雙軸機械機床,可以在一臺機床上完成大部分工序的加工甚至所有工序的加工，這樣就不需要大型的自動化生產(chǎn)線，大大降低了成本和空間，還提高了加工質(zhì)量和加工效率。大大節(jié)省占地面積和工作之間不同的運輸生產(chǎn)單位周轉(zhuǎn)時間和成本。

4 結(jié)語

五軸聯(lián)動技術(shù)需求十分迫切的今天，需要大力發(fā)展五軸聯(lián)動技術(shù)這種高精尖的技術(shù)科研。當(dāng)前國內(nèi)五軸聯(lián)動技術(shù)相比較與國外來講，還是處于基礎(chǔ)研究的階段，精度、效率以及適用性都與國外發(fā)達(dá)國家有一定差距。在吸收現(xiàn)有國內(nèi)外五軸聯(lián)動高新技術(shù)的基礎(chǔ)上，一定要有自己的知識產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新，不能完全依賴于國外的技術(shù)，不然容易造成高端設(shè)備的壟斷，對我國的整個綜合國力都有一定的制約。五軸聯(lián)動技術(shù)的技術(shù)難點以及優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，這只是一些表面的特點，其結(jié)構(gòu)以及控制方面的實際與理論的難度都很大，還有很多問題需要去不斷開發(fā)和解決。現(xiàn)在國內(nèi)正在大力發(fā)展科研與教育。相信未來在政府以及相關(guān)部門正確的政策引導(dǎo)下，中國的基礎(chǔ)制造業(yè)以及高新技術(shù)的發(fā)展，還會進(jìn)入一個更全新的領(lǐng)域。

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