隨著國家航空航天工業(yè)的崛起，需要使用五軸機床加工的產(chǎn)品越來越多，現(xiàn)在見面不聊個五軸都不好意思打招呼！但是你真的了解五軸機床嗎？市場上一些所謂的真五軸和假五軸，你知道區(qū)別嗎？對比三軸又有什么優(yōu)勢？讓我們來看看你應該知道的五軸知識。
什么是五軸機床：
五軸機床是指在一臺機床中同時含有X、Y、Z、A、B、C等任意五根軸的機床。
什么是五軸五聯(lián)動：
聯(lián)動是指數(shù)控機床兩個或兩個以上的軸，在一個軸運動時，另外的軸作勻速或周期運動，五軸聯(lián)動是五根軸都能聯(lián)動。
五軸形式：
一般分為主軸偏擺式，俗稱擺頭式（圖1）和搖籃式（圖2）
擺頭式由于工件只作C軸運動，甚至有些連C軸都由主軸箱旋轉來完成，這種形式對于超大超重型零件加工有著不可替代的作用。但是必須配備斷電保護功能，使機床在遭遇突然斷電后能尋原路退至原點。否則在偏擺主軸打孔或攻絲時突然斷電就只能呵呵了！搖籃式適用于輕型零件，主軸只作直線軸運動，所以結構更簡單可靠，主軸剛性及精度也會更好。配上直線電機和力矩電機可做高速加工及銑車復合加工，在小型精密模具行業(yè)有著重要意義。
五軸機床優(yōu)勢：
1、由于可以調整刀具與零件的角度位置關系，能加工一般三軸機床不能加工或很難一次裝夾完成加工的連續(xù)、平滑的自由曲面。（圖3）
2、可以用側刃線接觸加工自由曲面，相對于三軸只能用球頭刀點接觸加工，能提高空間自由曲面的加工精度和效率。（圖4）
3、讓工件的裝夾變得容易，無需特殊夾具和多次裝夾就能完成除裝夾面外所有特征的加工。（圖5）
4、簡化刀具種類，一些三軸需要特殊刀具才能完成的零件在五軸上用標準刀具就可以加工。（圖6）
5、偏擺主軸加工使相同進給情況下切削面積更大，效率更高，還能避免球頭刀中心0線速度切削，提高刀具使用壽命及表面精度。（圖7）
6、偏擺主軸可以減小刀具伸長量，降低刀具受力，提高工件精度，提升表面質量。（圖8）
圖3 圖4
圖7 圖8
真、假五軸區(qū)別：
是否是真五軸，要看五個軸是否能聯(lián)動。有些五軸不能實現(xiàn)五軸五聯(lián)動，只能實現(xiàn)五軸三聯(lián)動或者五軸四聯(lián)動。這些五軸只能作分度加工，即旋轉后必須鎖定回轉軸才能開始加工，這種俗稱3 2模式的機床可以理解為假五軸（圖9、圖10）。
圖9：擺頭式3 2五軸 圖10：搖籃式3 2五軸
另外之前看到別人發(fā)的真假五軸鑒別的文章，文中提到需要有RTCP才算真五軸。RTCP（Rotational Tool Center Point）最早是由FIDIA提出的，但是沒用過FIDIA的可能并不熟悉，而說到TCPM可能做五軸加工的都會非常熟悉。由海德漢開發(fā)的TCPM即“Tool Centre Point Management”的縮寫，刀具中心點管理?，F(xiàn)在的HEIDENHAIN ITNC530和HEIDENHAIN ITNC640系統(tǒng)都作為標配功能。還有的廠家稱類似技術為TCPC（Tool Center Point Control），刀具中心點控制。
圖11：TCPM
以圖11為例，定義加工范圍內的任意一點，即圖中圓球中心點。從TCPM的字面含義理解，刀具中心點和球心將保持一致，此時刀具中心點定義在圓球中心上，而刀柄將圍繞球心旋轉，圓球中心點就是數(shù)控代碼的目標軌跡點。為了達到讓刀具中心點在執(zhí)行TCPM功能時能夠單純地圍繞目標軌跡點即圓球中心點旋轉的目的，就必須實時補償由于主軸或者轉臺轉動所造成的刀具中心點各直線坐標的偏移，這樣才能夠保持刀具中心點與球心接觸點不變。因而TCPM似乎更多的是站在刀具中心點或數(shù)控代碼的目標軌跡點上，處理旋轉坐標的變化。讓我們來看看WELE機床的TCPM測試。
而不具備TCPM的五軸機床和數(shù)控系統(tǒng)必須依靠CAM編程和后處理，事先規(guī)劃好刀路，同樣一個零件，機床換了，或者刀具換了，就必須重新進行CAM編程和后處理，但是理論上依然能達到刀具繞球心旋轉的目的，只是實現(xiàn)起來非常復雜。因而這類不帶TCPM功能的可五軸聯(lián)動機床也被一些人稱為假五軸。
國內五軸機行業(yè)現(xiàn)狀：
五軸機床目前基本依賴進口，國內廠家雖然也有一些五軸產(chǎn)品，但是市場占有率實在少的可憐。首先數(shù)控系統(tǒng)門檻較高，市場基本被德國的海德漢和西門子公司所壟斷。模具行業(yè)多數(shù)使用海德漢系統(tǒng)，車銑復合多數(shù)使用西門子系統(tǒng)。這些數(shù)控系統(tǒng)價值不菲，光一套HEIDENHAIN ITNC530或者SIEMENS 840DSL系統(tǒng)售價基本就要幾十萬元。日系的MITSUBISHI和FANUC也有五軸系統(tǒng)，但是由于日本對五軸的出口限制，所以在國內市場上很難看到。美國赫克系統(tǒng)雖然較好用，但是他家系統(tǒng)不對外售賣，只安裝在自己的機床上。以上這些因素決定了國內五軸產(chǎn)品的短缺，就算有售價也接近于德馬吉森精機、米克朗、赫克等進口品牌的入門級產(chǎn)品，性價比實在不高。
再者由于五軸機多了2根回轉軸，制造和檢測難度大大增加，核心部件如：系統(tǒng)、主軸、導軌、絲桿、軸承等完全依賴進口。編程操作人員又嚴重稀缺，發(fā)一份招工信息，要會五軸編程（UG或HYPERMILL之類）且能獨立做事的，應聘者極少，如果再加一點條件，比如：能根據(jù)不同的機型定制后處理，會車銑復合（或銑車復合），再懂一點PLC之類的，完了，根本沒有（會這些的人基本都已經(jīng)有高薪工作或者自己有企業(yè)了）。
國外頂尖技術產(chǎn)品：
1. 增材制造與減材制造技術：
哈默和赫克也宣稱自己有此類機床，但并未在中國官網(wǎng)看到類似產(chǎn)品。
2. 激光加工：
阿奇夏米爾LASER系列；德馬吉森精機LASERTEC系列，激光發(fā)生器通過特殊裝置連接到主軸中，可以進行激光表面紋理、精密切割、激光打孔等加工。
3. 超聲震動加工：
德馬吉森精機ULTRASONIC系列，將超聲震動發(fā)生器集成到五軸機床上。刀具的旋轉運動與超聲發(fā)生器在軸向附加震動相互疊加，可加工玻璃、陶瓷、鈦合金、硬質合金、碳纖維等傳統(tǒng)機床難以加工的材料。
4. 分區(qū)加工：
德國SPINNER以車床聞名于世，這款五軸也非常有特色，具備一個剛性工作臺和一個兩軸的回轉工作臺，可以分區(qū)做五軸加工、三軸重切，更可以配上尾座加工長軸類零件。
5. 復合加工：
車銑復合機床有很多，赫克這款可以在加工完缸孔后直接珩磨，不需要另外購置珩磨機。這依賴于他家自己開發(fā)的優(yōu)秀系統(tǒng)，支持珩磨運動控制及NC宏程序。
6. 超精密：
瑞士DIXI公司產(chǎn)品都經(jīng)過500小時以上人工刮研導軌，全行程定位精度在3μm以內。一般廠家五軸機床空間精度在100μm-200μm之間，而DIXI機床的空間精度小于15μm。該機床加工的零件用普通三坐標去檢測一定會讓你懷疑人生！現(xiàn)DIXI公司已被德馬吉森精機收購。
日系五軸對中國的出口限制很大，要求不得用于軍工、教育、機床加工母機等用途。還在每臺機床上安裝定位器，只要移動機床就會被鎖死，故市場認可度及占有率較低，本期不作評述。
數(shù)控裝備是一個國家工業(yè)基石，五軸機床又是裝備制造業(yè)里的重中之重。而五軸機床種類形式繁多，優(yōu)劣及功能都各不相同，大家在選購時需要慎重考慮產(chǎn)品特征及自身情況，選擇合適于自己的產(chǎn)品！
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