1.引言

　　在五軸加工的發(fā)展方面图瘾，其應用主耍是因為生產(chǎn)量的變化勇剃。以前，主要集中于各軸的聯(lián)動赏晃。這一技術(shù)多用于產(chǎn)量極小的模具生產(chǎn)好佃。在飛機工業(yè)的機身零件、渦輪和葉片的制造中施司，五軸加工己應用多年苏昨。汽車工業(yè)中， 渦輪增壓技術(shù)大大地提高了產(chǎn)量毁察。這主要集中在減少加工循環(huán)時間方面赘湾。

　　實際上，五軸加工在大批量生產(chǎn)中的應用日益增多尚染， 有些是零件的某些部位確實需要五軸聯(lián)動加工律逼，而有些零件的加工完全不需要五軸聯(lián)動。這種應用的增多是因為零件越來越復雜和零件精度要求越來越高逗柴。這類零件是絕大多數(shù)五軸加工的代表蛹头。在這種情況下，具有一次裝夾完成全部加工的優(yōu)點戏溺，采用五軸加工的原因是可提高加工能力和生產(chǎn)效率渣蜗。

　　多數(shù)實用五軸機床是由三個直線坐標軸和二個回轉(zhuǎn)軸組成的。除此之外，已經(jīng)證明刀具一側(cè)有三個直線坐標軸加二個回轉(zhuǎn)坐標軸的3+2軸零件定位(耳軸和行星式結(jié)構(gòu))是一種很好的解決方案耕拷。另一種創(chuàng)新變型設(shè)計是刀具一側(cè)使用三個直線軸和一個回轉(zhuǎn)軸讼昆，工件只用一個回轉(zhuǎn)軸驅(qū)動( 傾斜式頭架結(jié)構(gòu))。下文中將就這兩種結(jié)構(gòu)作進一步探討骚烧。全部五軸運動均由刀具一側(cè)完成浸赫，而工作不僅是飛機和大型模具等大型零件加工中常用的結(jié)構(gòu)。這是因為零件尺寸和質(zhì)量太大不可能采用其它結(jié)構(gòu)赃绊。最近開發(fā)的并聯(lián)運動機床也正在進入工業(yè)化應用既峡。

　　2. 采用耳軸和行星式結(jié)構(gòu)的五軸加工

　　耳軸和行星式結(jié)構(gòu)的五軸加工機床通常是在標準三軸機床的基礎(chǔ)上加上一個二軸回轉(zhuǎn)工作臺。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是零件固定在回轉(zhuǎn)中心線上碧查。依據(jù)不同尺寸运敢，聯(lián)動加工過程中回轉(zhuǎn)軸改變其角度時，直線坐標補償行程最短舅尸。在這種運行中及在每次加工循環(huán)終了時斯身，進給全受到五個坐標軸中的任意一軸運行狀態(tài)的限制。通常會由于補償行程過大而受到直線軸的限制殖锹。由于其重量和偏移效應較大靡循，無法有效地提高直線坐標的加速度衍醒。與之相反席磕，由于采用直接驅(qū)動技術(shù)，回轉(zhuǎn)坐標很容易實現(xiàn)高的動態(tài)性能父驮。將此與短行程相結(jié)合則有助于縮短加工循環(huán)時間和提高加工精度照窥。

　　補償行程短通常與五軸定位無關(guān)，只有在高速加工時涎瓜，要求直線坐標和回轉(zhuǎn)坐標幾乎同時到達目標位置才會有問題羹李。由于五軸加工零件越來越復雜，需要更多種類的刀具慈宾，因而在加工循環(huán)過程中會產(chǎn)生大量的換刀時間猖驹。另一方面， 由于被加工零件的鑄件非常接近實際形狀及高性能切削技術(shù)的應用酗宋，切削時間在縮短积仗。如圖所示，在加工鋁制汽車轉(zhuǎn)向節(jié)時蜕猫，采用創(chuàng)新的五軸加工概念寂曹，切屑至切屑時間只有1.9s，由于在加工左右側(cè)2個零件時回右，所有刀具只要換一次隆圆，因此換刀時間減少了50%。采用了效率更高的上翔烁、下料技術(shù)渺氧。標準化的機器人單元配合整體原料與成品件存放裝置旨涝，有效地減少了非生產(chǎn)時間。機器人除為兩臺機床上阶女、下料外颊糜，還可以擔負加清潔、打標秃踩、測量等作業(yè)衬鱼。由于采用可以配備無接縫夾具的行星式工作臺，不同加工應用之間的調(diào)整時間很短酿萄。采用高速直接驅(qū)動序机，可以使二個工作臺進行鏡像加工，這對對稱零件的加工很有意義争峭，例如加工汽車寥只、貨車或飛機左右兩側(cè)對稱的零件等。

　　3. 采用可傾式主軸結(jié)構(gòu)的五軸加工

　　可傾主軸機床也是在標準三坐標機床的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的.只是將其中一個回轉(zhuǎn)坐標整合到主軸頭架上馍逗，使主軸可從垂直位置做+/-100度的傾斜擺動冻找。大力矩電機驅(qū)動的，具有很好動態(tài)性能的主軸頭架衩羹，它可在任意角度位置定位帜蘑。機床工作臺配置了第二回轉(zhuǎn)坐標，也是采用大力矩電機驅(qū)動弧劳，最高轉(zhuǎn)速可達1000r/min珍垦。這種立式機床在加工重型零件方面具有很大優(yōu)勢，因為工件重量加上附件重量無法用耳軸式擺動坐標進行傾斜加工壁挖。傾斜擺動就由重量輕得多的主軸來完成图呢。而上、下料則可在一個水平面上進行骗随，操作簡便蛤织。

　　工作臺可在五軸加工過程中以1000r/min的速度回轉(zhuǎn)。因而可以如同更換銑刀一樣鸿染，從刀庫上調(diào)用車刀指蚜。在車削作業(yè)過程中，主軸可使車刀始終保持一個固定傾角牡昆，而進給運動則由直線坐標完成姚炕，從而減少了零件精加工所需的機床數(shù)量和零件傳輸次數(shù)。

　　這種主軸可傾式機床還可以配備水平耳軸擺動坐標丢烘。對于加工航空工業(yè)用鋁制零件來說柱宦，能承載重型零件和夾具的回轉(zhuǎn)坐標是一種很好的解決方案，加工鋁件時的金屬去除率要比加工普通零件高80%。切除率是項重要指標掸刊。利用回轉(zhuǎn)的耳軸工作臺免糕，切屑可直接落下并收入集成于機床床身的排屑裝置中。

　　除此耳軸式坐標之外忧侧，在某些情況下堵沈，增加一種簡單的回轉(zhuǎn)坐標或車削主軸，因其具有高效特點据篇，可能更為實用便晶。這種結(jié)構(gòu)適用于加工棒料或型材。在回轉(zhuǎn)軸中配置一個內(nèi)徑為65 mm的空心軸担泥，用于安放相當直在的棒料和型材润跟。這樣，除了能具有五軸回轉(zhuǎn)功能外谨斥，還可以4500r/min的轉(zhuǎn)速進行車削作業(yè)鸡魁。當零件需要在其一端定心時，可將卡盤作為尾架蛾沪，因棒料的長度無法采用直線NC控制作進給運動紫声。當零件從棒料上切下時，也可利用卡盤使其保持夾持狀態(tài)拗炎，然后利用另一個帶垂直NC坐標的工作臺使其轉(zhuǎn)向京甫。這樣，便可以對零件的背面進行五軸加工袱耽，即一次裝夾完成全部車銑加工杀餐。若配置成品件的下料功能干发，便可實現(xiàn)全自動加工朱巨。因此，這種極為簡單的卡頭和夾緊方法枉长，就成為一種最為有效的棒抖加工柔性自動化解決方案冀续。這就構(gòu)成了直徑32mm以下零件的五軸加工機床配置。例如各種儀器必峰、儀表洪唐、鐘表等小型高精度零件的生產(chǎn)。請注意吼蚁，這類零件日益復雜凭需，甚至五軸聯(lián)動加工也無法滿足要求。

　　為了減少包括空轉(zhuǎn)測試零件加工程序或首件加工調(diào)試的調(diào)整時間肝匆，計算機模擬不失為一種有放工具粒蜈。最新版本的模擬軟件具有檢測編程錯誤，機床、刀具枯怖、夾具和零件之間的沖突灭西，優(yōu)化刀具長度與行程等等功能。因此掘楔，五鈾加工已經(jīng)沒有什么懸念并得到廣泛應用弹爱。這類機床將成為未來各種機床變型結(jié)構(gòu)的標準設(shè)備。

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