除了機(jī)床本身的投資之外木模五軸加工中心，還必需對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)軟件和后置處理器進(jìn)行進(jìn)級(jí)，使之適應(yīng)五軸加工的要求；必需對(duì)校驗(yàn)程序進(jìn)行進(jìn)級(jí)，使之能夠?qū)φ麄€(gè)機(jī)床進(jìn)行仿真處理。

A軸和C軸如與XYZ三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，

汽車輪胎模具五軸加工中心格就可加工出復(fù)雜的空間曲面，當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持。機(jī)床是一個(gè)國家制造業(yè)水平的象征。

符合數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新方向

近幾年國際、海內(nèi)機(jī)床展表明五軸加工中心軟件培訓(xùn)，數(shù)控機(jī)床正朝著高速度、高精度、復(fù)合化的方向發(fā)展。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于即是90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力

矩。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360度回轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)"十五"規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)，各部分迫切需要進(jìn)一步鼎力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，亟須配置大量的各類工藝設(shè)備，尤其是數(shù)控機(jī)床設(shè)備。

現(xiàn)在，大家普遍以為，五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(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)曲軸等等加工的獨(dú)一手段。

。

從1999年開始，在CIMT、CCMT等國際、海內(nèi)機(jī)床博覽會(huì)上，首先是海內(nèi)的五軸數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品紛紛亮相，海內(nèi)五軸數(shù)控機(jī)床的市場逐漸打開，隨后國際機(jī)床巨頭紛至沓來，五軸數(shù)控機(jī)床的品種和數(shù)目逐年上升：CIM

T99、CCMT2000分別推出3臺(tái)國產(chǎn)五軸聯(lián)念頭床；CIMT2001國際機(jī)床博覽會(huì)上，北京第一機(jī)床廠和桂林機(jī)床股份有限公司分別展出了主軸轉(zhuǎn)速10000r/min的五軸高速龍門加工中央，北京市機(jī)電院的主軸轉(zhuǎn)速15

000r/min 的五軸高速立式加工中央；清華大學(xué)與昆明機(jī)床股份有限公司聯(lián)合研制的XNZ63,

鑄造模具五軸加工中心采用尺度Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)六自由度聯(lián)動(dòng)；大連機(jī)床廠自行研制的串并聯(lián)機(jī)床

DCB—510，其數(shù)控系統(tǒng)由清華大學(xué)開發(fā)，該機(jī)床通過并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸直線運(yùn)動(dòng)，由串聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)A、C軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，其直線快速進(jìn)給速度可達(dá)80m/min。即使是發(fā)達(dá)產(chǎn)業(yè)化國家，也無不高度正視。興趣軍事的朋友可能知道聞名的"東芝事件"：上世紀(jì)末，□□□東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，結(jié)果讓前蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進(jìn)螺旋槳，上了幾個(gè)檔次，使美國間蝶船的聲納監(jiān)聽不到潛艇的聲音了，所以美國以東芝公司違背了戰(zhàn)略物資禁運(yùn)政策，要懲處東芝公司。所以，每當(dāng)人們?cè)谠O(shè)計(jì)、研制復(fù)雜曲面碰到無法解決的挫折時(shí)，往往轉(zhuǎn)向求助五軸數(shù)控系統(tǒng)。

另一種是依賴立式主軸頭的回轉(zhuǎn)。五軸數(shù)控技術(shù)為何久久未能得以廣泛普及？五軸數(shù)控加工因?yàn)楦缮婧偷毒咴诩庸た臻g的位姿控制，其數(shù)控編程、數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比三軸機(jī)床復(fù)雜得多。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。近年來，跟著我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和國防建設(shè)的需要，對(duì)高檔的數(shù)控機(jī)床提出了急迫的大量需求。中國機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，利用自己研制的高、精、尖產(chǎn)品介入國際競爭，打破了國際技術(shù)壟斷，國際機(jī)床巨頭們不愿失去中國這個(gè)大有潛力可挖的市場，于是蜂擁而來，把他們的產(chǎn)品"送上門來"：國外展團(tuán)共展出五軸加工中央8臺(tái)、五軸車銑加工中央1臺(tái)、五軸數(shù)控刀具磨床5臺(tái)。最近國際機(jī)床業(yè)泛起了一個(gè)新概念，即萬能加工，數(shù)控機(jī)床既能車削又能進(jìn)行五軸銑削加工。目前，五軸數(shù)控技術(shù)在全球范圍

內(nèi)普遍存在以下題目。立式五軸加工中央這類加工中央的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。復(fù)合化的目標(biāo)是在一臺(tái)機(jī)床上利用一次裝夾完成大部門或全部切削加工，以保證工件的位置精度，進(jìn)步加工效率。用戶在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)需要頻繁換刀或調(diào)整刀具的切當(dāng)尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌跡應(yīng)送回CAM系統(tǒng)重新進(jìn)行計(jì)算。樂器五軸加工中心目前流行的CNC系統(tǒng)均無法完成刀具半徑補(bǔ)償，由于ISO文件中沒有提供足夠的數(shù)據(jù)對(duì)刀具位置進(jìn)行重新計(jì)算。現(xiàn)在，三軸機(jī)床附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸基本上就是普通三軸機(jī)床的價(jià)格，這種機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)多軸機(jī)床的功能。但近年來，跟著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展，珊星公司等中國多家數(shù)控企業(yè)，紛紛推出五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(tǒng)，打破了外國的技術(shù)關(guān)閉，占領(lǐng)了這一戰(zhàn)略性工業(yè)的至高點(diǎn)，大大降低了其應(yīng)用本錢，從而使中國裝備制造業(yè)迎來了一個(gè)嶄新的時(shí)代！以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展對(duì)裝備制造業(yè)注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力，同時(shí)也對(duì)它提出更強(qiáng)要求，更加凸起了機(jī)械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)工業(yè)化載體在推動(dòng)整個(gè)社會(huì)技術(shù)提高和工業(yè)進(jìn)級(jí)中無可替換的基礎(chǔ)作用。目前五軸數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用仍舊局限于航空、航天及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)。這些機(jī)床均已達(dá)到國際提高前輩水平，體現(xiàn)出我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)為國防尖端產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供裝備的實(shí)力又有突破性進(jìn)步。以圓柱銑刀進(jìn)行接觸成形銑削時(shí)，需要對(duì)不同直徑的刀具編制不同的程序。在加工中央上擴(kuò)展五軸聯(lián)動(dòng)功能，可大大進(jìn)步加工中央的加工能力，便于系統(tǒng)的進(jìn)一步集成化。作為國民經(jīng)濟(jì)增長和技術(shù)進(jìn)級(jí)的原動(dòng)力，以五軸聯(lián)動(dòng)為標(biāo)志的機(jī)械裝備制造業(yè)將伴跟著高新技術(shù)和新興工業(yè)的發(fā)展而共同提高。五軸數(shù)控機(jī)床在海內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用表明，其加工效率相稱于兩臺(tái)三軸機(jī)床，甚至可以完全省去某些大型自動(dòng)化出產(chǎn)流水線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工件在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間和花費(fèi)。

海內(nèi)五軸數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與市場分析

五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心，是電力、船舶、航空航天、高精密儀器等民用產(chǎn)業(yè)和軍事產(chǎn)業(yè)等部分迫切需要的樞紐加工設(shè)備。而代表機(jī)床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(tǒng)，從某種意義上說，反映了一個(gè)國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平狀況。

幾十年來，人們普遍以為五軸數(shù)控加工技術(shù)是加工連續(xù)、平滑、復(fù)雜曲面的惟一手段。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。中國不僅要做世界制造的大國，更要做世界制造強(qiáng)國！預(yù)計(jì)在不久的將來，跟著五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(tǒng)的普及推廣，必將為中國成為世界最強(qiáng)國奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！

加工中央一般分為立式加工中央和臥式加工中央，立式加工中央（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中央借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也只能完成工件的四面加工。三軸機(jī)床只有直線坐標(biāo)軸，而五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)形式多樣；統(tǒng)一段NC代碼可以在不同的三軸數(shù)控機(jī)床上獲得同樣的加工效果，但某一種五軸機(jī)床的NC代碼卻不能合用于所有類型的五軸機(jī)床。西方發(fā)達(dá)國家長期對(duì)我國實(shí)行禁運(yùn)。國際上把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為一個(gè)國家出產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平的標(biāo)志。這種設(shè)計(jì)還有一大長處：我們?cè)谑褂们蛎驺姷都庸で鏁r(shí)，當(dāng)?shù)毒咧醒刖€垂直于加工面時(shí)，因?yàn)榍蛎驺姷兜捻旤c(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì),玻璃鋼修邊五軸加工中心令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可進(jìn)步表面加工質(zhì)量。數(shù)控編程除了直線運(yùn)動(dòng)之外，還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)計(jì)算，如旋轉(zhuǎn)角度行程檢修、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。但到目前為止，五軸數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用仍舊局限于少數(shù)資金雄厚的部分，并且仍舊存在尚未解決的挫折。因?yàn)槠涮厥獾牡匚唬貏e是對(duì)于航空、航天、軍事產(chǎn)業(yè)的重要影響，以及技術(shù)上的復(fù)雜性，西方產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家一

直把五軸數(shù)控系統(tǒng)作為戰(zhàn)略物資實(shí)行出口許可證軌制，對(duì)我國實(shí)行禁運(yùn)。目前高檔的加工中央正朝著五軸控制的方向發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)加工中央有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。

我國數(shù)控技術(shù)及其設(shè)備在各產(chǎn)業(yè)部分中的應(yīng)用整體水平仍舊偏低，與產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家比擬差距很大。從而導(dǎo)致整個(gè)加工過程效率十分低下。因?yàn)槲遢S聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(tǒng)價(jià)格十分昂貴，加之NC程序制作較難，使五軸系統(tǒng)難以"布衣"化應(yīng)用。

發(fā)展和推廣的難點(diǎn)及阻力何在

顯然，人們?cè)缫咽煜さ轿遢S數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勝性和重要性。一旦人們?cè)谠O(shè)計(jì)、制造復(fù)雜曲面碰到無法解決的挫折，就會(huì)求助五軸加工技術(shù)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床設(shè)備的主要技術(shù)要求是多軸、高速、剛性好、功率大；對(duì)坐標(biāo)數(shù)的需求，以三至五軸聯(lián)動(dòng)為主。

購置機(jī)床需大量投資

以前五軸機(jī)床和三軸機(jī)床之間的價(jià)格懸殊很大。

刀具半徑補(bǔ)償難題

在五軸聯(lián)動(dòng)NC程序中，刀具長度補(bǔ)償功能仍舊有效，而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。早在20世紀(jì)60年代，國外航空產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)中就開始采用五軸數(shù)控銑床。

裝備制造業(yè)是一國產(chǎn)業(yè)之基石，它為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)提供重要的手段，是不可或缺的戰(zhàn)略性工業(yè)。五軸加工培訓(xùn)國外數(shù)控鏜銑床、加工中央為適應(yīng)多面體和曲面零件加工，均采用多軸加工技術(shù)，包括五軸聯(lián)動(dòng)功能。這種設(shè)置方式的長處是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)念頭殼都可以在這類加工中央上加工。因而，研究五軸數(shù)控加工技術(shù)對(duì)國家科技?xì)饬途C合國力的進(jìn)步有重要意義。

對(duì)這個(gè)題目的終極解決方案，有賴于引入新一代CNC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠識(shí)別通用格局的工件模型文件(如STEP等)或CAD系統(tǒng)文件。特別是暗斗時(shí)期，對(duì)中國、前蘇聯(lián)等社會(huì)主義陣營實(shí)行關(guān)閉禁運(yùn)。

五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)，它集計(jì)算機(jī)控制、高機(jī)能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工。對(duì)于樞紐零件外形復(fù)雜的行業(yè)，如航空、電力、船舶、模具制造業(yè)等，其出產(chǎn)部分對(duì)多軸機(jī)床要求比例較大，新增五軸數(shù)控機(jī)床大約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的70%～80%。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度，高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內(nèi)，當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造本錢也較高。長期以來，以美國為首的西方產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家，

汽車輪胎模具五軸加工中心一直把五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(tǒng)作為重要的戰(zhàn)略物資，實(shí)行出口許可證軌制。如配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠相宜象汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。

五軸數(shù)控編程抽象、操縱難題

這是每一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)控編程職員都深感頭疼的題目。這種結(jié)構(gòu)非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中央難以做到的。同時(shí)，臺(tái)盆開孔機(jī)，五軸機(jī)床的價(jià)格也僅僅比三軸機(jī)床的價(jià)格高出30%～50%。

A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。由此可見，五軸聯(lián)動(dòng)木模加工中心系統(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

五軸加工中心價(jià)格。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，石材加工中心，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)±90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的長處是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡樸，主軸剛性非常好，制造本錢比較低。