五軸聯(lián)動機床的優(yōu)點

　　所謂五軸加工這里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(zhuǎn)坐標)，而且可在計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)的控制下同時協(xié)調(diào)運動進行加工。這樣的五軸聯(lián)動數(shù)控加工與一般的三軸聯(lián)動數(shù)控加工相比，主要有以下優(yōu)點：

　　一、可以加工一般三軸數(shù)控機床所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。如航空發(fā)動機和汽輪機的葉片，艦艇用的螺旋推進器，以及許許多多具有特殊曲面和復雜型腔、孔位的殼體和模具等，如用普通三軸數(shù)控機床加工，由于其刀具相對于工件的位姿角在加工過程中不能變，加工某些復雜自由曲面時，就有可能產(chǎn)生干涉或欠加工(即加工不到)。而用五軸聯(lián)動的機床加工時，則由于刀具/工件的位姿角在加工過程中隨時可調(diào)整，就可以避免刀具工件的干涉并能一次裝夾完成全部加工;

　　二、可以提高空間自由曲面的加工精度、質(zhì)量和效率。例如，三軸機床加工復雜曲面時，多采用球頭銑刀，球頭銑刀是以點接觸成形，切削效率低，而且刀具/工件位姿角在加工過程中不能調(diào)，一般就很難保證用球頭銑刀上的最佳切削點(即球頭上線速度最高點)進行切削，而且有可能出現(xiàn)切削點落在球頭刀上線速度等于零的旋轉(zhuǎn)中心線上的情況，如圖1中所示的刀位a處。這時不僅切削效率極低，加工表面質(zhì)量嚴重惡化，而且往往需要采用手動修補，因此也就可能喪失精度。如采用五軸機床加工，由于刀具/工件位姿角隨時可調(diào)，則不僅可以避免這種情況的發(fā)生，而且還可以時時充分利用刀具的最佳切削點來進行切削，或用線接觸成形的螺旋立銑刀來代替點接觸成形的球頭銑刀，甚至還可以通過進一步優(yōu)化刀具/工件的位姿角來進行銑削，從而獲得更高的切削速度、切削線寬，即獲得更高的切削效率和更好的加工表面質(zhì)量，圖3所示便是以不變位姿角和以優(yōu)化位姿角銑削相同自由曲面的效果比較的一例。不難看出采用不變位姿角(Sturz法)銑削葉片的表面粗糙度要比采用優(yōu)化位姿角(P銑削法—Starrag公司的專利)銑削葉片的表面粗糙度低一級，而所用的時間，前者還比後者多30%～130%;

　　表面質(zhì)量等級平均Ra值

　　N8 1.6-3.2μm

　　N7 0.8-1.6μm

　　N6 0.4-0.8μm

　　N5 0.2-0.4μm

　　三、符合于工件一次裝夾便可完成全部或大部分加工的機床發(fā)展方向。因為隨著科技的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的性能、質(zhì)量要求也更高，形式更多樣化和個性化。為了進一步提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，充分滿足使用者的多方要求，如節(jié)能、省材、輕便、美觀、舒適等，現(xiàn)代產(chǎn)品，不僅是航空、航天產(chǎn)品和運載工具(如汽車、船、艦等)，而且也包括精密儀器、儀表，醫(yī)療、運動器械，以及家用、辦公用的電器和兒童玩具等產(chǎn)品的零件，都愈來愈多地采用由整體材料鏤銑而成，而且其上還包含有許多各種各樣的復雜曲面和斜孔、斜面等。這些零件，如用傳統(tǒng)機床或三軸數(shù)控機床來加工，必須用多臺機床，經(jīng)過多次定位安裝才能完成。這樣不僅設備投資大，占用生產(chǎn)面積多，生產(chǎn)加工周期長，而且精度、質(zhì)量還難于保證。為了解決這些問題，就要發(fā)展能集中工序進行高精、高效和復合加工的機床，以期能實現(xiàn)工件一次裝夾便可完成全部或大部分加工。這已成為當今機床發(fā)展的大趨勢，而配備上高速加工能力的五軸機床，完全符合這一發(fā)展要求的趨勢，而且還可能是最佳的方案選擇。因為它不僅具有現(xiàn)代生產(chǎn)加工設備所要求具有的主要功能，而且一臺五軸機床的工效約相當于兩臺三軸加工機床，甚至可以省去更多機床。

　　四、模具加工的優(yōu)勢。

　　在傳統(tǒng)的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術的不斷發(fā)展，立式加工中心本身的一些弱點表現(xiàn)得越來越明顯。現(xiàn)代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具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、五軸聯(lián)動機床加工技術加工模具，可以克服上述不足。

　　由于使用五軸聯(lián)動機床，使得工件的裝夾變得容易(圖1)。加工時無需特殊夾具，降低了夾具的成本，避免了多次裝夾，提高模具加工精度。采用五軸技術加工模具可以減少夾具的使用數(shù)量。另外，由于五軸聯(lián)動機床可在加工中省去許多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五軸聯(lián)動機床在加工中能增加刀具的有效切削刃長度，減小切削力(圖2)，提高刀具使用壽命，降低成本。采用五軸聯(lián)動機床加工模具可以很快的完成模具加工，交貨快，更好的保證模具的加工質(zhì)量，使模具加工變得更加容易，并且使模具修改變得容易。