五轴数控加工

它是为克服三轴加工的缺点而发展起来的先进制造技术，是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工问题的唯一手段。请关注微机械社区。理论上，加工刀具的自由度最多有三个平移自由度和三个旋转自由度，工作台对应的自由度也最多有六个。从任意五个自由度设计机床称为五轴数控机床。五个自由度的组合有很多，其中最常见的是三个平移运动加两个旋转运动。现有的五轴数控机床大多配有三个直线轴和两个旋转轴，可以在计算机数控系统的控制下同时协调运动进行加工。目前国外五轴数控机床以欧美日为代表。

这些国家的五轴数控机床代表了当今五轴数控机床的最高发展水平。目前国外著名机床厂五轴数控机床的技术发展可以概括为：高速、高精度、环保、智能、复合。力矩电机在国外被广泛用作旋转坐标驱动装置，使国外机床进给机构实现了高速、低损耗、高精度、高效率的目标。随着新型机床技术在五轴联动机床中的应用，五轴联动机床的结构越来越简单，但性能和功能却越来越好。在国家相关政策的支持和相关企业、高校、科研院所等部门的努力下，我国五轴数控机床技术也取得了快速发展和长足进步，逐渐形成了相对成熟的产品，具有品种多、技术成熟、拥有自主技术知识产权等特点。但由于我国数控系统、光栅尺反馈系统、导轨、丝杠、轴承等产业基础薄弱，没有国际领先的品牌，加上国外同类产品的技术封锁，国产五轴数控机床整体水平与国外相比仍相对较低，体现在稳定性和精度上差距较大。随着五轴数控加工技术的发展，已经取得了很大的进步，但提高加工质量、效率和稳定性，充分满足产品生产的要求是制造技术发展的永恒主题，五轴数控加工技术也将朝着更高精度、更高效率、更高稳定性的方向发展。

随着我国航天、军事、科研、精密仪器、高精度医疗设备和能源的不断发展，一些领先的精密复杂零件对加工效率、成形精度和成品率提出了更高的要求。比如机体框架、隔板、横梁等框架零件，火箭发动机定位面结构件，叶轮等转动件的材料去除率等。是70%左右，有的甚至达到90%以上。这些曲面零件和大型旋转零件需要通过五轴加工中心进行加工，而铣削作为一种高效的材料去除方法，尤其是对于复杂曲面，通常采用数控铣削。因此，五轴铣削。

在传统加工过程中，由于切削力、颤振等动态因素，工艺参数的选择过于保守，往往导致工艺参数选择不当，造成加工系统不稳定，对加工表面质量产生严重影响，导致零件表面产生缺陷，影响零件的使用性能和寿命。在此背景下，高效铣削技术被提出并引起了研究者和制造企业的关注。所谓高效铣削，就是在保持加工系统稳定性和加工零件质量的同时，最大限度地提高材料去除率。国际生产工程学会(CIRP)召开了一系列高效切割国际会议，讨论高效切割涉及的关键技术。关于先进技术的重要会议

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工作台本体、桥架、尾架、C轴转动机构和B轴摆动机构，工作台本体通过C轴转动机构转动安装在桥架上，桥架的一端与尾架转动连接，B轴摆动机构与桥架的另一端转动连接，C轴转动机构中的C轴和B轴摆动机构中的B轴相互垂直。旋转摆动工作台能够在两个自由度上进行工作，增加尾架结构，尾架与B轴摆动机构配合，与无尾架结构相比，具有更高的刚性及精度稳定性。C轴转动机构包括工作台支撑C轴(即C轴转动机构中的C轴)和C轴力矩电机，C轴力矩电机固定安装在桥架内，

工作台支撑C轴的一端用于支撑工作台本体底部，工作台支撑C轴的另一端与C轴力矩电机的输出轴连接，工作台支撑C轴外还套装有能够抱死工作台支撑C轴的C轴钳夹抱轴机构，C轴钳夹抱轴机构中的C轴钳夹与工作台支撑C轴同轴设置。传统结构采用轴向压紧刹车片的方式，由于刹车片在压紧与松开的过程中，存在轴向的尺寸变化，会造成轴向窜动，影响转台精度。本结构采用径向抱轴机构即C轴钳夹抱轴机构，使用径向抱轴的钳夹系统，装配时，只需调整C轴钳夹使其与C轴旋转轴同轴，则可在不影响转台精度的情况下达到抱轴的目的。传统的转台，在旋转件与固定件之间容易产生冷却液渗入，导致内部元器件损坏现象。工作台支撑C轴的一端与桥架之间采用双层旋转密封结构，双层旋转密封结构包括开设在桥架上的外密封槽和内密封槽，外密封槽的底部高于内密封槽的底部，外密封槽和内密封槽之间形成凸部，

工作台支撑C轴的一端底部具有阶梯槽，阶梯槽卡接在凸部上，阶梯槽的内圈与内密封槽的外圈贴合，阶梯槽的外圈套装在外密封槽的外部，梯槽的外圈具有台阶，台阶的高度与凸部的高度相一致，台阶搭接在外密封槽上，外密封槽和内密封槽内均安装有V型密封圈。该方案采用阶梯状双层旋转密封，从结构上有效的预防冷却液渗入。工作台支撑C轴外套装有工作台轴承，工作台轴承外套装有支撑环。与无支撑环结构相比，可增加轴承刚性30％，在保证轴承精度的情况下，增大其承载能力。

B轴摆动机构包括B轴安装套、B轴力矩电机和B轴输出轴，B轴力矩电机安装在B轴安装套内，B轴输出轴的一端与B轴力矩电机传动连接，B轴输出轴的另一端与桥架的另一端转动连接，尾架上设有尾部支撑轴，桥架的一端通过尾部支撑轴与尾架转动连接，尾部支撑轴和B轴输出轴同轴设置，

工作台支撑C轴与B轴输出轴的轴线相互垂直。采用力矩电机直接驱动B轴输出轴，与传统涡轮蜗杆传动相比，该传动方式减少了中间环节；结构更紧凑；使用寿命长；运转平稳、无噪音；安装简单易操作。传统的抱轴机构，只有单独的一个抱轴机构，存在因抱轴油路泄露，油缸卡死等抱轴机构失效情况，造成摆动轴自由下摆，出现安全事故。本结构采用双钳夹抱轴，利用两个独立的钳夹分别抱轴，有效的降低了风险。B轴输出轴外还安装有双抱轴机构。双抱轴机构包括第一B轴钳夹抱轴机构和第二B轴钳夹抱轴机构，第一B轴钳夹抱轴机构和第二B轴钳夹抱轴机构相互独立。