?

　　介紹

　　五軸協同是數控名詞，協同是數控機床的軸按一定的速度與此同時類光兩個設定的點，五軸協同是五個軸都可以。五軸協同數控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工繁雜球面的機床，此種機床系統對兩個北歐國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫療設備等行業，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。即使是發達工業化北歐國家，也無不高度重視。

　　產業發展背景

隨著我國國民經濟迅速產業發展和國防建設的需要，對高檔的數控機床提出了急迫的大量需求。機床是兩個北歐國家制造業水平的象征。而代表機床制造業最高境界的是五軸協同數控機床系統，從某種意義上說，反映了兩個北歐國家的工業產業發展水平狀況。長期以來，以英國為首的西方工業發達北歐國家，一直把五軸協同數控機床系統作為重要的軍需品，實行出口許可證制度。特別是冷戰時期，對中國、前蘇聯等社會主義陣營實行封鎖制裁。愛好軍事的朋友可能知道著名的“西部數據事件”：上世紀末，日本西部數據公司買下前蘇聯幾臺五軸協同的數控銑床，結果讓前蘇聯用于制造潛艦的推進螺旋槳，上了幾個檔次，使英國間諜船的聲納監聽不到潛艦的聲音了，所以英國以西部數據公司違反了軍需品制裁政策，要懲處西部數據公司。

　　種類

五軸協同機床有立式、臥式和搖籃式K238NC滾珠軸承，NC滾珠軸承NC分度頭，NC滾珠軸承90軸，NC滾珠軸承45B軸，NC滾珠軸承A軸，K238NC主軸 等類型。上述六大類共7種五軸協同方式都有各自的特點，無法說哪一種形式更好，只能說你的產品適宜哪種類型的五軸加工。

　　(1)五座標協同雙庫塞縣機床

　　(A)旋轉座標有足夠的行程范圍，工藝操控性好．

　　(B)雖然受結構的限制，轉動座標的連續性較高，成為整個機床連續性的薄弱環節．而雙庫塞縣機床，庫塞縣的連續性大大高于擺頭的連續性，從而提高了機床總體連續性.

　　(C)便于產業發展成為加工中心．只需加裝固定式刀庫及換刀機械手即可但雙庫塞縣機床庫塞縣座標驅動力高功率大，座標切換關系較繁雜；

　　(2)五座標協同雙擺頭機床

　　雙擺頭機床轉動座標驅動力高功率小，鉆孔裝卸方便且座標切換關系簡單

　　(3)五座標協同一擺頭一庫塞縣機床

　　一擺頭一庫塞縣式機床操控性則介于上述兩者之間

　　特點

1、可有效防止干預

　　2、對于直紋面類零件，可選用側銑方式一刀成形

　　3、對一般立體型面特別是較為平緩的大型表層，可用大直徑端車床端部貼近表層進行加工

　　4、可一次裝卡對鉆孔上的多個空間表層進行多面、多工序加工

　　5、五軸加工時，相對于鉆孔表層可處于最有效的研磨狀態。零件表層上的誤差分布均勻

　　6、在某些加工場合，可選用較大尺寸的避開干預進行加工

　　點智能卡

　　應用最廣的五軸加工型式

簡而言之點智能卡加工是指加工過程中以點碰觸成形的加工方式，如橢圓形車床加工、橢圓形砂輪切削等．此種加工方式的主要特點是；橢圓形表層法矢指向實值，加工時對球面法矢有自適應能力，與線、面智能卡加工相比較，其編程較簡單、計算量較小，并且只要使半徑小于球面最小曲率半徑就可防止干預．因此它適宜任一球面的加工．但雖然是點碰觸成形，在研磨點處切創速度趨近于零，因此研磨條件差，加工精度和工作效率低．

　　面智能卡

　　簡而言之面智能卡加工是指以面碰觸成形的加工方式，如端部銑床(切削)加工．此種加工方式的主要特點是：雖然研磨點有較高的研磨速度，周期進給量大，因此它具有較高的加工工作效率和精度．但雖然受成形方式和形狀的影響，它主要適宜于中凸曲率變化較平緩的球面的加工．

　　線智能卡

　　五座標協同數控加工當前和今后研究的重點

簡而言之線智能卡加工是指加工過程中以線碰觸成形的加工方式，如圓柱周銑、圓錐周銑、樟形窿削及砂帶切削等．此種加工方式的特點是：雖然研磨點處研磨速度較高，因此可獲得較高的加工精度，與此同時，雖然是線碰觸成形，因此具有較高的加工工作效率，已產業發展到對任一球面線碰觸加工的研究。

　　五軸協同機床的使用，讓鉆孔的裝夾變得容易。加工時無需特殊夾具，降低了夾具的生產成本，防止了多次裝夾，提高鑄件加工精度。選用五軸技術加工鑄件可以減少夾具的使用數量。另外，雖然五軸協同機床可在加工中省去許多特殊，所以降低了生產成本。五軸協同機床在加工中能增加的有效研磨刃長度，減小研磨力，提高使用壽命，降低生產成本。

選用五軸協同機床加工鑄件可以很快的完成鑄件加工，交貨快，更好的保證鑄件的加工質量，使鑄件加工變得更加容易，并且使鑄件修改變得容易。在傳統的鑄件加工中，一般用立式加工中心來完成鉆孔的銑床加工。隨著鑄件制造技術的不斷產業發展，立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現代鑄件加工普遍使用球頭車床來加工，球頭車床在鑄件加工中帶來好處非常明顯，但是如果用立式加工中心的話，其底面的線速度為零，這樣底面的光潔度就很差，如果使用四、五軸協同機床加工技術加工鑄件，可以克服上述不足。

　　產業發展趨勢

　　當前國外五軸協同機床一歐美、日本為代表，這些北歐國家的五軸協同數控機床代表了當今五軸協同數控機床產業發展的最高水平。國外著名的機床廠五軸協同數控機床技術產業發展重點可以歸結為：高速、高精度、環保、智能、復合化。力矩電機在國外作為回轉座標驅動力裝置的廣泛使用，使得國外機床進給機構實現了高速、低損耗、高精度、高工作效率的目標。

首先是選用直線電機驅動力技術。經過十幾年的產業發展，直線電機技術已經非常成熟。直線電機剛開發出來易受干擾和產熱量大的問題已經得到解決，而直線電機的定位技術，既在高速移動中快速停止，也有部分機床廠家選用阻尼技術給予解決。直線電機的優點是直線驅動力、無傳動鏈、無磨損、無反向間隙，所以能達到最佳的定位精度。直線電機具有較高的動態性，加速度可超過2g。選用直線電機驅動力還具有可靠性高、免維護等特點。

其次是選用雙驅動力技術。對于較寬滾珠軸承或龍門架型式，如果選用中間驅動力，實際無法保證驅動力力在中心，容易造成傾斜，使得動態操控性較差。使用雙驅動力，雙光柵尺，兩個驅動力模塊，就能使動態操控性非常完美。兩個驅動力指令，雙驅與此同時工作，光柵尺來檢測兩點是否平衡，如果不平衡則通過不同指令使其達到平衡。當然，五軸協同機床技術的產業發展還遠遠不止這些，許多技術在德馬吉的機床產品中都將會體現出來。

　　戰略意義

雖然五軸協同數控機床系統價格十分昂貴，加之NC程序制作較難，使五軸系統難以“平民”化應用。隨著計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）系統取得了突破性產業發展，珊星公司等中國多家數控企業，紛紛推出五軸協同數控機床系統，打破了外國的技術封鎖，占領了這一戰略性產業的至高點，大大降低了其應用生產成本，從而使中國裝備制造業迎來了兩個嶄新的時代！以信息技術為代表的現代科學的產業發展對裝備制造業注入了強勁的動力，與此同時也對它提出更強要求，更加突出了機械裝備制造業作為高新技術產業化載體在推動整個社會技術進步和產業升級中無可替代的基礎作用。作為國民經濟增長和技術升級的原動力，以五軸協同為標志的機械裝備制造業將伴隨著高新技術和新興產業的產業發展而共同進步。中國不僅要做世界制造的大國，更要做世界制造強國！預計在不久的將來，隨著五軸協同數控機床系統的普及推廣，必將為中國成為世界最強國奠定堅實的基礎！

　　價值

　　加工中心

加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心，立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為鉆孔的頂面，臥式加工中心借助回轉滾珠軸承，也只能完成鉆孔的四面加工。目高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向產業發展，五軸協同加工中心有高工作效率、高精度的特點，鉆孔一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸協同的高檔數控系統，還可以對繁雜的空間球面進行高精度加工，更能夠適宜象汽車零部件、飛機結構件等現代鑄件的加工。（本期介紹立式五軸加工中心）立式五軸加工中心這類加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是滾珠軸承回轉軸。設置在床身上的滾珠軸承可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。滾珠軸承的中間還設有兩個回庫塞縣，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在滾珠軸承上的鉆孔除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把鉆孔細分成任一角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現協同，就可加工出繁雜的空間球面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟件的支持。此種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單，主軸連續性非常好，制造生產成本比較高。但一般滾珠軸承不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大于等于90度時，鉆孔研磨時會對滾珠軸承帶來很大的承載力 矩。 另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是兩個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。此種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，滾珠軸承也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。此種設計還有一大優點：我們在使用球面車床加工球面時，當中心線垂直于加工面時，雖然球面車床的頂點線速度為零，頂點切出的鉆孔表層質量會很差，選用主軸回轉的設計，令主軸相對鉆孔轉過兩個角度，使球面車床避開頂點研磨，保證有一定的線速度，可提高表層加工質量。此種結構非常受鑄件高精度球面加工的歡迎，這是滾珠軸承回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較繁雜，制造生產成本也較高。