試論五軸聯動數控機床作用及發展

盛建鐘 邵玲

摘要：長期以來，五軸聯動數控機床技術一直被國外壟斷，我國只能依賴有限的進口，滿足不了國內該行業de發展需求。近十年以來，在國內各界的共同支持下，我國的五軸聯動數控機床技術有了很大的提高，本文主要闡述了我國五軸聯動數控機床發展的現狀，介紹了其在加工業中的優勢和重要性，分析了數控車床在先進制造技術中的作用及數控車床主要功能，最后展望了一下我國五聯動數控機床的發展趨勢。

關鍵詞：五軸聯動機床;數控機床;創新發展

1.五軸聯動概述

五軸加工是指在一臺機床上至少有五個坐標軸（三個直線坐標和兩個旋轉坐標），而且可在計算機數控（CNC）系統的控制下同時協調運動進行加工。

五軸聯動是數控術語，聯動是數控機床的軸按一定的速度同時到達某一個設定的點，五軸聯動是五個軸都可以。

五軸聯動數控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復雜曲的機床，這種機床系統對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫療設備等等行業，有著舉足輕重的影響力。裝備制造業是一國工業之基石，它為新技術、新產品的開發和現代工業生產提供重要的手段，是不可或缺的戰略性產業。即使是發達工業化國家，也無不高度重視。

2.我國五軸聯動數控機床的現狀

和國外五軸聯動數控機床的研究水平相比，我國的整體水平偏低，主要是因為國內的工業基礎比較薄弱，同時國外又封鎖了同類產品的技術。這種差距主要是體現在無法自主研發核心功能，即使研發出來了也遠不及國外的同類產品，除此之外就是機床整體的穩定性、精度等與國外同類產品差距較大。近些年以來，越來越多的政府部門、相關企業以及相關專業的學校認識到了國內五軸聯動數控機床的發展現狀，于是我國的五軸數控機床技術在國內各界的大力支持下有了發展的契機，從當初的技術青澀慢慢地形成了較為成熟的產品，獲得了喜人的成績。

早在2007年的第十屆中國國際機床展覽會上就展出了許多高科技的數控機床，從展會上我們明顯可以看得出我國五軸聯動數控機床不僅有各種品牌力量的支撐，在技術方面也有所突破，如今的五軸聯動數控機床已經是一個有著自主知識產權的、比較成熟的一項技術。另外一個案例便是沈陽的機床展，這次展覽的重點在于展示VMC25100u五軸立式加工中心和GMC1230u五軸龍門高速加工中心，這是一種適合于航空工業鐵合金和鋁合金機框加工的主軸A、B軸擺動的機床，這種技術的研發可以說是我國五軸聯動數控機床產業的一個重大突破，因為長期以來這種產品的核心技術一直都在國外。而我國只能靠進口來滿足國內的需求，并且進口的數量還受到國外的限制，這兩種加工中心技術的研發結束了我國長期依賴進口，并受到壓制的局面。

在經濟發展迅速的今天，五軸聯動數控機床同樣也研制發了新的技術成果，比較突出的就是濟南二機床研發制造的“雙龍門大扭矩機械主軸五軸聯動數控機床關鍵技術及設備”，該技術設備榮獲了2010年11月16～17日召開的首屆全國機械工業科技大會中的“中國機械工業科學技術獎”一等獎。這項技術的偉大在于他敢于突破創新，并把國外壟斷五軸聯動數控機床技術的這一現狀徹底打破了，同時解決了國家發電行業急需大型水輪機葉片加工設備的難題。

雖然我國近些年加緊了對五軸數控機床技術的研究腳步，并且取得了一定的成果，但不能因此沾沾自喜、放松了研發的進程，只有時刻提醒自身與國外同類產品存在很大差距、不斷創新、堅持走自主研發的道路，才能更加快速有效的提高國內的五軸聯動數控機床技術。并且，我們也相信擁有豐富的人力資源與物質資源的我國一定會帶動我國高檔機床技術的又一次飛躍。

3.五軸聯動數控系統

數控機床的大腦就是數控系統，?數控系統的性能和功能與機床本身的設計和制造品質一起影響著數控機床的性能和功能，在五軸聯動數控機床中也是這樣的。就目前階段而言，數控系統起碼應有以下基本要素：a多通道、多軸聯動（至少五軸以上）;b具有刀具的空間補償及優化功能;c具有全閉環或者是雙閉環進行控制的能力;d其插補周期應該小于0.5ms;e其前瞻功能的控制能力大于1000程序段;f其在數據運算與交換上滿足單位小于1nm。

4.五軸聯動數控機床的發展趨勢

本文在上述介紹了國內外五軸聯動數控機床的研究現狀，所有的發展必須立足于現實，五軸聯動數控機床也是如此，通過分析當前的研究狀況我們可以清楚的認識到它的發展趨勢，主要是高效率、高可靠性、高精度、復合化、智能化以及綠色化六個方面。下面本文就著重對高效率、高可靠性和高精度進行分析。

4.1高速、高效率

高速甚至超高速機床是歐美日等國越來越熱衷的研究對象，只為適應有著高效率、低成本、高質量要求的現代化加工工業。并且隨著加工制造業的發展，高速機床的應用范圍越來越廣，所以為了適應市場以及現代化工業的要求，具有高速、高效率的數控機床一定是未來首要的發展方向。

4.2高可靠性

加工表面比較復雜是五軸聯動數控機床的一個特點，這種情況下機床就容易出現故障，而行業內對于機床的標準要求則是平均無故障時間在20000h以上，同時還要設立多種報警和防護措施，防止故障造成不必要的損失。調查顯示國外目前平均無故障時間可以達到30000h。

4.3高精度

機床加工精度在CAM系統的幫助下，和之前相比已經有了很大的進步。目前市場上有一款超精密加工機床，它的加工精度精確到0.001μm，是由日本FANUC公司設計的，這款機床的特別之處在于裝置了往復運動單元，能夠超精密微細加工凹槽。

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p;從而需要盡快的停止生產，以免工業故障的進一步擴大。

5.結束語

隨著社會的發展，企業的生產效率及收益的要求也變得越來越高，PLC?自動化電氣控制系統的應用范圍也越來越廣泛。所以PLC?控制系統也需要不斷向標準化、智能化以及高速化的方向發展，這樣才能使得PLC?系統的功能越來越完善，同時系統的操作方式也變得方便簡單，控制系統的可靠性也會變高。

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