经济型五轴数控雕刻机关键技术的研究

五轴联动数控雕刻机结构设计在数控雕刻机的设计中，五轴联动结构是目前较为常见的设计方案之一。

它可以实现对工件的多角度切削和精细加工，广泛应用于各种工业生产领域。

本文将主要介绍五轴联动数控雕刻机的结构设计和相关技术。

五轴联动数控雕刻机是一种高精度的加工设备，它可以在三维空间内沿着任意轴线进行加工，具有以下特点：1.高精度：五轴联动数控雕刻机具有较高的机床刚性和运动精度，可以保证加工精度和表面质量。

2.高效率：五轴联动数控雕刻机可以在一次装夹的情况下完成多个加工面，提高了生产效率。

3.广泛适用：五轴联动数控雕刻机可以加工各种难加工的工件，如曲面、复杂零件等。

4.易于操作：五轴联动数控雕刻机采用计算机控制和程序编写，具有灵活性和易操作性。

1.机床底座：机床底座是整个数控雕刻机的主要承重部分，它需要具有足够的刚性和稳定性，以保证加工精度和表面质量。

底座材料通常为优质铸铁、钢铁等。

2.主轴箱体：主轴箱体是数控雕刻机的核心部分，它包括主轴、伺服电机、减速器等部分。

主轴箱体需要具有较大的承载能力和刚性，以能够承受高速转动的主轴和高速切削力。

3.工作台：工作台是安装工件的平台，它需要具有足够的刚性和平整度，以保证工件的精确定位和加工精度。

在五轴联动数控雕刻机中，工作台可以沿着X、Y、Z三个方向移动，并且可以绕着A、C两个轴旋转。

4.五轴联动部分：五轴联动部分是数控雕刻机的核心部分，它由数控系统控制，可以实现对工件的多角度切削和精细加工。

五轴联动部分通常包括A轴、C轴、AB轴、BC轴等各个轴的伺服电机、减速器、轴承等部分。

5.数控系统：数控系统是五轴联动数控雕刻机的控制核心，它负责控制机床各个部分的运动和加工过程。

数控系统通常由计算机、控制卡、数控软件等部分组成，可以直接对加工程序进行编程和调整。

五轴联动数控雕刻机的工作原理是由数控系统对五个轴的运动进行控制，从而实现对工件的多角度切削和精细加工。

具体工作流程如下：1.准备工作：将工件固定在工作台上，并进行定位、检测等工作。

大连民族学院本科毕业设计（论文）基于Pro/E的五轴数控铣削加工编程与Vericut仿真验证学院（系）：机电信息工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：李东泽学号：2007022209指导教师：X德全评阅教师：完成日期：2011年6月6日XX民族学院摘要五轴联动数控加工技术以其特有的优越性在复杂、高精度零件加工方面起着越来越重要的作用。

五轴加工优越性的充分发挥离不开高质量的五轴加工编程和有针对性的后置处理程序。

由于刀具与工件相对运动的复杂性，五轴加工编程的复杂程度远远超过三轴加工的编程。

同时，五轴加工后置处理，由于开发难度大和技术XX等原因，也成为五轴加工设备充分发挥效率的制约因素。

针对上述两个方面的问题，本文作了相应的研究。

首先，五轴联动加工中心进行了数控铣削后置处理开发，通过基于Pro/e软件的辅助模块进行了后置处理程序的开发。

本文的研究对于如何提高五轴加工编程质量和解决后置处理问题，具有一定的实际意义。

关键词：五轴加工编程；后置处理；坐标变换；仿真加工AbstractFive.axis NC machining technology with its special advantages bees more and more important in the machining of plex and high precision Parts.Without the reasonable programming of five.axis NC machining and the pertinent special post processing，the advantages can not be exerted pletely.owing to the plexity of the motion between the tool and the workpiece,it is more difficult to get the programming of the five.axis NC machining than the three.axis.And the five.axis post processing is the main constraint in improving the effectivity of the machining tool just because of the difficult redevelopment，technique secrecy and so on.Based on resolving the two problems above，some relative research is done in this paper.There is one methods to realize the post processing :It is the redevelopment of the general post.processing module based on the pro/e.The research of the paper have some important significance at resolving the problem of post.processing and improving the effectivity of NC machining programmingKeywords:five.axisNCmachining programming;postProcessing;coordinate transformation;simulationformachining目录摘要 (I)Abstract (II)1.绪论 (1)1.1 数控编程技术的发展历程 (1)1.2数控编程技术的关键技术 (2)1.3 后置处理技术概述 (2)1.3.1后置处理的主要任务. ................................................... ............... .. (3)1.3.2 后置处理技术发展 (3)1.33 国内后置处理技术研究现状 (4)1.4课题的研究内容及意义 (4)2.五轴加工编程及后置处理算法 (5)2.1 五轴数控加工工艺有关内容 (5)2.1.1 刀具选择 (5)2.1.2 切削用量的选择 (6)2.1.3 五轴加工编程刀具轨迹生成 (8)2.1.4 刀位干涉处理 (11)2.2本章小结 (14)3五轴数控加工仿真几何模型的建立...... (15)3.1三维实体表示方法概述 (15)3.1.1 线框图表示法 (15)3.1.2 边界表示法... . (16)4 凸管模型数控加工.............................................. .. (17)4.1建立制造模型.......................................... .. (17)4.2体积块加工.......................................... .. (17)4.3 曲面铣削精加工. ................................. ........................................................ .. (21)4.4后置处理生成程序.................................. ........................................................ .. (24)结论. (25)参考文献 (26)致谢. (27)1. 绪论五轴数控技术是数控技术中难度最大、应用X围最广的技术[1]。

五轴数控加工技术研究一、绪论五轴数控加工技术是近年来机械加工领域的一个重要技术发展方向，与传统的数控加工技术相比，五轴数控加工技术具有更高的生产效率和更高的精度，从而适应了现代工业对于精密零部件生产的需求。

二、五轴数控加工技术的特点五轴数控加工技术相对于传统数控加工技术具有以下特点：1. 可以在一次装夹中完成多个面的加工。

在五轴数控加工机床中，工件可以绕X、Y、Z三个方向任意旋转，因此可以在一次装夹中完成多个面的加工，从而提高了加工效率。

2. 加工精度高。

五轴数控加工技术可以通过调整刀具在不同角度下的转动角度和旋转方向，实现对工件的精密加工，保证了加工精度的高度。

3. 适用范围广。

五轴数控加工技术可用于高难度的零部件加工，如导管类、飞机发动机叶片、汽车座椅头枕等精密零部件。

三、五轴数控加工技术的应用五轴数控加工技术广泛应用于航空、航天、汽车、模具、医疗器械等领域。

下面是五轴数控加工技术在不同领域的应用情况：1. 航空领域：五轴数控加工技术可以用于加工飞机的飞行控制面板、导弹的尾翼、航空发动机等精密部件。

2. 汽车领域：五轴数控加工技术可以用于汽车发动机的缸体、缸头、曲轴等高精密度零部件。

3. 模具领域：五轴数控加工技术可以用于刀模、注塑模、压铸模等精密模具的加工。

4. 医疗器械领域：五轴数控加工技术可以用于人工关节、髋关节等医疗器械的加工。

四、五轴数控加工技术的发展趋势五轴数控加工技术在不断发展，未来的发展趋势主要在以下几个方面：1. 加工效率的提高。

五轴数控加工技术可以在一次装夹中完成多个面的加工，未来发展方向是一次装夹中加工的面数更多，以提高加工效率。

2. 精度的提高。

加工精度是五轴数控加工技术的核心竞争力，未来的发展方向是继续提高加工精度，使之达到更高水平。

3. 自动化生产。

未来五轴数控加工机床将更加智能化、自动化，可以自动检测、矫正加工误差，提高生产效率和质量。

五、结论五轴数控加工技术是当今工业领域的一个重要技术发展方向，具有高效率、高精度、广适应性等优势，应用范围广泛。

《五轴数控系统轨迹平滑处理技术的研究与实现》一、引言五轴数控系统广泛应用于机械制造、航空航天、医疗器械等领域，其精度和效率直接影响到产品的质量和生产效率。

轨迹平滑处理技术是五轴数控系统中的重要技术之一，能够有效提高加工轨迹的平滑性和加工精度，从而提升加工质量和效率。

本文将针对五轴数控系统轨迹平滑处理技术进行研究与实现，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

二、五轴数控系统概述五轴数控系统是一种高精度、高效率的加工设备，其通过五个轴向的运动实现复杂零件的加工。

五轴数控系统的核心是控制系统，其中轨迹规划与平滑处理是控制系统的关键技术之一。

轨迹规划是指根据零件的加工要求，生成合理的加工轨迹；而轨迹平滑处理则是对生成的加工轨迹进行优化，以提高加工精度和表面质量。

三、轨迹平滑处理技术的研究1. 传统轨迹平滑处理方法传统的轨迹平滑处理方法主要包括参数曲线拟合、离散点插值等。

这些方法虽然能够实现一定程度的轨迹平滑，但在处理复杂轨迹时，往往存在计算量大、精度不高、轨迹不平滑等问题。

2. 现代轨迹平滑处理方法随着计算机技术和控制理论的不断发展，现代轨迹平滑处理方法逐渐成为研究热点。

其中，基于优化算法的轨迹平滑处理方法具有较高的精度和效率。

该方法通过建立优化模型，将轨迹平滑问题转化为优化问题，利用优化算法求解最优轨迹。

此外，还有一些智能算法如神经网络、遗传算法等也被应用于轨迹平滑处理中。

四、五轴数控系统轨迹平滑处理的实现1. 确定优化目标在五轴数控系统轨迹平滑处理中，优化目标主要包括提高加工精度、降低表面粗糙度、减小加工力等。

根据具体需求，确定合适的优化目标。

2. 建立优化模型根据优化目标，建立相应的优化模型。

优化模型包括目标函数和约束条件。

目标函数用于描述优化目标，约束条件用于限制变量的取值范围。

3. 选择合适的算法根据优化模型的特点，选择合适的算法进行求解。

对于复杂的优化问题，可以采用智能算法如神经网络、遗传算法等。

五轴加工中心调研报告五轴加工中心调研报告一、调研目的为了解决目前加工领域中存在的局限性问题，提高加工效率，降低加工成本，我们进行了五轴加工中心的调研。

通过此次调研，我们试图了解五轴加工中心的工作原理、性能特点以及市场应用情况，以便为企业的发展提供有价值的参考。

二、调研方法我们采取了多种调研方法，包括在线调研、面对面访谈、查阅相关资料等。

我们通过与行业内的专家、技术人员、设备厂家和使用者进行交流，获取了大量有关五轴加工中心的信息。

三、工作原理五轴加工中心是一种能够同时在五个轴向运动的加工设备。

它通过控制不同轴向的运动，使刀具能够在复杂的曲面上进行切削，从而实现更为精细的加工任务。

相比传统三轴加工中心，五轴加工中心具有更大的灵活性和多样性，能够满足多种不同形状零件的加工需求。

四、性能特点1.高精度：五轴加工中心具备高精度加工能力，可以满足对零件精度要求较高的加工任务。

2.高效率：五轴加工中心采用多轴同时运动，可提高加工效率，减少加工时间。

3.多功能：五轴加工中心除了能够进行复杂曲面的切削加工外，还可进行孔加工、攻牙、螺纹加工等多种功能。

4.智能化：五轴加工中心配备先进的数控系统，具有自动化、智能化的特点，操作简单方便。

5.节能环保：五轴加工中心采用了先进的液压系统和节能型电机，具备较低的能耗和环保特性。

五、市场应用目前，五轴加工中心已经广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、医疗设备等领域。

在航空航天领域，五轴加工中心可以加工出复杂曲面的飞行器构件，提高零件质量和精度；在汽车领域，五轴加工中心可以加工出各种汽车内饰件，提高产品外观和品质；在模具制造领域，五轴加工中心可以加工出复杂曲面的模具零件，提高模具的制造效率和质量；在医疗设备领域，五轴加工中心可以加工出各种复杂曲面的医疗设备零件，提高产品精度和品质。

六、市场前景随着制造业的不断发展，对于更高精度、更高效率的加工需求也在不断增加。

五轴加工中心作为一种多功能、智能化、节能环保的加工设备，具有明显的竞争优势。

五轴雕刻机工作原理五轴雕刻机是一种高精度的数控设备，具有多轴联动和多功能加工的特点。

它通过在三维坐标系内移动刀具，实现对工件进行立体雕刻和切割。

五轴雕刻机的工作原理主要包括机械结构、数控系统和刀具控制三个方面。

五轴雕刻机的机械结构是实现工件加工的基础。

它由床身、横梁、立柱、工作台和主轴等组成。

床身是整个机械结构的基座，横梁和立柱支撑着工作台和主轴，使其能够在空间内进行各个方向的移动。

主轴是雕刻机的核心部件，通过高速旋转刀具来切削工件。

同时，五轴雕刻机还配备了伺服电机、滑轨、滚珠丝杆等传动装置，可以实现高速、高精度、高稳定性的运动。

五轴雕刻机的数控系统是控制机械结构运动的关键。

数控系统通过计算机软件生成的加工程序，控制伺服电机的转动，实现机械结构的各个轴向移动。

数控系统可以根据加工程序的要求，精确控制刀具在三维空间内的位置和姿态。

它能够根据工件的复杂形状，实现多轴联动、多角度的切削加工。

同时，数控系统还可以实现自动换刀、自动测量等功能，提高生产效率和加工精度。

五轴雕刻机的刀具控制是实现对工件进行切削的重要环节。

刀具控制包括刀具的选择、刀具路径的规划和切削参数的设定。

刀具的选择要根据工件的材料和形状来确定，不同的刀具具有不同的切削特性和加工效果。

刀具路径的规划是根据加工程序和工件的几何形状，确定刀具在工件表面的运动轨迹。

切削参数的设定包括切削速度、进给速度和切削深度等，要根据工件材料和加工要求来确定，以保证加工质量和工具寿命。

五轴雕刻机通过机械结构、数控系统和刀具控制三个方面的协作，实现了对工件的高精度加工。

它可以广泛应用于机械制造、航空航天、汽车零部件、模具加工等领域。

随着科技的不断进步，五轴雕刻机的性能和精度还将不断提高，为各行业的生产加工带来更多的便利和效益。

五轴雕刻机工作原理1. 引言五轴雕刻机是一种高精度、高效率的数控设备，广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。

它可以实现复杂曲面的加工，具有高度的灵活性和精度。

本文将详细介绍五轴雕刻机的工作原理。

2. 五轴雕刻机的基本构成五轴雕刻机由机床主体、数控系统、刀具系统、夹具系统等部分组成。

2.1 机床主体机床主体是五轴雕刻机的基本框架，用于支撑和定位工件。

它通常由床身、立柱、横梁和工作台组成。

床身是机床的基础部分，用于承受各种力和振动。

立柱连接床身和横梁，起到支撑和定位的作用。

横梁横跨在立柱上，用于支撑刀具系统和工作台。

工作台用于固定工件，提供加工的基准面。

2.2 数控系统数控系统是五轴雕刻机的核心部分，用于控制五轴雕刻机的运动。

它由计算机、控制器、编码器等组成。

计算机负责处理加工程序，生成控制指令。

控制器接收计算机生成的指令，并将其转化为电信号发送给驱动器。

编码器用于实时检测机床的位置和速度。

2.3 刀具系统刀具系统用于切削工件，它由主轴、刀具和刀柄组成。

主轴是刀具系统的核心部分，用于旋转刀具。

刀具是用于切削工件的工具，可以根据加工需要选择不同类型的刀具。

刀柄用于连接刀具和主轴，传递切削力和扭矩。

2.4 夹具系统夹具系统用于固定工件，保证其在加工过程中的稳定性。

夹具通常由夹具座、夹具臂和夹具夹持器组成。

夹具座用于固定夹具臂，夹具臂用于固定工件，夹具夹持器用于夹持工件。

3. 五轴雕刻机的工作原理五轴雕刻机通过控制刀具在空间中的运动来实现对工件的加工。

其工作原理主要包括坐标系、插补运动和刀具轨迹生成三个方面。

3.1 坐标系五轴雕刻机采用的坐标系通常为右手坐标系。

其中，X轴为左右方向，Y轴为前后方向，Z轴为上下方向，A轴为绕X轴旋转的轴，B轴为绕Y轴旋转的轴。

在坐标系中，机床的坐标原点为参考点，用于确定工件的位置。

每个轴都有相应的坐标轴，用于表示刀具在该轴上的位置。

3.2 插补运动插补运动是指根据加工程序生成的轨迹，通过控制刀具在不同轴上的运动，实现刀具在空间中的移动。

五轴联动数控雕刻机结构设计五轴联动数控雕刻机是一种先进的机械设备，广泛应用于木工、石材、金属等材料的雕刻加工领域。

它的结构设计非常重要，直接影响到设备的使用效率和加工质量。

本文将介绍五轴联动数控雕刻机的结构设计，包括机床结构、导轨选型、主轴设计等方面，希望能够为相关行业提供一些参考和借鉴。

1. 机床结构设计五轴联动数控雕刻机的机床结构是其重要组成部分，直接影响到设备的稳定性和精度。

通常采用龙门式结构或移动台式结构。

龙门式结构适用于大型工件的加工，其X、Y、Z轴的移动分别由龙门樑和立柱完成，结构稳定，刚度高，适合高速、高精度的加工。

移动台式结构适用于小型工件的加工，其Z轴移动由主轴完成，X、Y轴移动由工作台完成，结构简单，适合高速、高效的加工。

在机床结构设计的过程中，需要考虑到工件的尺寸、加工精度和加工效率等因素，选择合适的结构类型。

2. 导轨选型在五轴联动数控雕刻机的结构设计中，导轨的选型是非常关键的一步。

导轨的质量直接影响到机床的稳定性和精度。

目前市面上常用的导轨有滚动导轨和滑动导轨两种。

滚动导轨具有刚度大、精度高、使用寿命长的优点，适用于高精度的加工；滑动导轨具有摩擦小、抗冲击性好的优点，适用于高速的加工。

在导轨选型的过程中，需要根据设备的使用环境和加工需求综合考虑，选择合适的导轨类型。

3. 主轴设计五轴联动数控雕刻机的主轴是其核心部件之一，直接影响到加工质量和效率。

主轴的设计需要考虑到转速范围、功率、扭矩、刚度等因素。

通常采用串联或并联多电机驱动的方式来实现主轴的多轴联动。

串联多电机可以有效提高主轴的转速和功率，适用于高速、高精度的加工；并联多电机可以提高主轴的扭矩和刚度，适用于重载、切削加工。

在主轴设计的过程中，需要充分考虑到加工材料、加工工艺和加工精度等因素，选择合适的主轴类型和驱动方式。

4. 运动控制系统设计五轴联动数控雕刻机的运动控制系统是其关键部件之一，用于控制机床的各个轴的运动。

精雕编程—五轴曲线加工五轴曲线加工是利用五轴曲线自带的刀轴方向在曲面上进行加工，或利用曲线在曲面上的投影进行加工的一种加工方法。

五轴曲线加工适合用于加工曲面上雕刻曲线、图案和文字，也能用于加工曲面上的凹槽、切边等等。

功能：五轴曲线加工加工域】半径补偿】主要用于避免在沿指定轮廓曲线加工时，出现工件实际加工尺寸与设计尺寸之间出现的偏差。

该选项提供了3种补偿方式：向左偏移：指沿曲线方向看过去，往曲线的左边偏移一定距离，生成路径。

向右偏移：指沿曲线方向看过去，往曲线的右边偏移一定距离，生成路径。

关闭：不做任何偏移，直接沿曲线上生成路径。

【定义补偿值】：通常情况下，补偿值根据选用的刀具自动计算的。

用户也可以选中该复选框，自定义一个半径补偿值。

当半径补偿方式为关闭时，该项不可用。

【锥度补偿】该选项适用于锥刀或自定义刀具，选中该选项后，将自动计算出半锥角并以侧倾角度的方式补偿到路径刀轴方向上，如下图所示。

五轴曲线控制点的刀轴方向一般比较容易依据几何图形得到，但是这种方向一般代表的是刀具侧刃加工位置的方向，对于锥刀或自定义刀具来说，生成路径的刀轴方向还要在五轴曲线方向的基础上加上一个半锥角补偿值。

设置侧倾角度可以自动实现这一功能。

另外，通过改变侧倾角度值可以根据需要适当改变加工效果。

【端点延伸】沿曲线的首末端点的切向方向延伸一定的距离，主要用于改变路径的切入和切出位置。

•首端延长：在曲线的起点位置延伸一定距离。

•末端延长：在曲线的末点位置延伸一定距离。

说明：延伸长度支持正负值，当值为正，路径变长；反之变短；【线面最大间距】指曲线和曲面之间的允许存在的最大距离，当曲线和曲面之间的距离超出设定值，则不能生成有效的加工路径，需要调整该参数，只有线面之间的距离满足该范围才能生成路径。

【轴向分层】五轴曲线加工为了避免刀具划槽深度过大而断刀，支持轴向分层加工，并提供了限定层数、限定深度、自定义三种分层方式，控制钻孔路径的分层。

五轴数控加工中心切削稳定性研究综述沈山山;钟建琳;米洁【摘要】五轴数控加工中心的切削稳定性是影响其切削效率的重要因素。

在阐述切削稳定性预测过程的基础上，对国内外学者在切削稳定性分析方面的研究成果进行了综合介绍。

重点论述了切削力的建模方法以及切削力系数辨识方法，并对切削稳定性仿真方法进行了归纳。

分析了在切削稳定性分析研究方面存在的不足，并提出今后稳定性分析的发展方向。

%The cutting stability of five-axis NC machining center is one of the important factors which affect the cutting efficiency. The process of cutting stability prediction is introduced, and its research results at home and abroad are summarized. In addition, the methods of modeling cutting forces and identifying cutting force coefficients are elaborated. Moreover, the stability simulation meth-ods are summarized. The shortcoming of the cutting stability study is analyzed. At the same time, the future development direction of the cutting stability analysis is put forward.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P6-8)【关键词】五轴加工中心;切削稳定性;切削力建模;综述【作者】沈山山;钟建琳;米洁【作者单位】北京信息科技大学机电学院，北京100192;北京信息科技大学机电学院，北京100192;北京信息科技大学机电学院，北京100192【正文语种】中文【中图分类】TG502.140 引言五轴数控技术是目前难度较大和应用范围较广的数控技术，五轴数控加工中心主要应用于复杂曲面的加工，在航空、航天、军事工业等重要领域起到了举足轻重的作用，也标志着一个国家的生产设备自动化技术水平的高低。

浅谈五轴数控加工技术1 概述众所周知，数控机床是当今现代化工厂的主要制造设备，数控技术是先进制造技术的关键技术，传统加工正在被数控加工逐步取代，数控加工技术水平已成为反映一个国家先进制造技术的重要指标之一。

五轴联动加工中心代表了数控机床的最高水平，反映了一个国家的装备制造业的发展水平。

我国的数控装备经过六十多年的发展，在许多项技术取得很大的进步，但在高端数控加工装备制造方面基础还比较薄弱，在多轴联动加工软件平台和数据库开发方面还落后于世界先进水平，需进一步提升。

五轴数控加工应用非常广泛，主要应用在航空航天、水利水电、轮船等高端产品的核心部件的制造，例如具有复杂曲面结构的航空发动机大型整体叶轮、水利水电设备中的发电机转子制造，汽车发动机中的涡轮以及模具制造等领域。

这些零件都是相关产品的核心部件，直接影响产品的性能和质量。

在西方装备制造业较发达的国家，为提高生产效率，五轴联动加工中心在制造业的各领域已得到广泛应用。

如今，随着现代产品质量的提高，要求零件数量减少的同时还要求零件精度的提高，这就使得结构一体化的复杂异形件零件的需求量越来越大，其交货时间越来越短，鉴于五轴联动加工中心的加工优势以及五轴联动加工中心价格的降低，五轴联动加工中心将在加工制造各领域得到广泛推广。

因此，开展五轴加工技术的研究非常有必要和意义重大。

2 五轴数控加工所谓的五轴数控加工是指能同时控制五个以上坐标轴的联动的数控加工，其中包括三个直线轴（XYZ）和两个旋转轴（ABC三个旋转轴中的两个）。

五轴加工将各种加工功能组合在一起后，实现工件在一次装夹后，完成对多个面的铣、镗、钻等多道工序的加工，有效地避免了多次装夹产生的误差，缩短了生产周期，提高零件质量。

随着结构复杂产品的广泛应用，要求数控设备具有更高的加工能力和加工效率，由此，五轴数控加工技术得到了广阔的发展领域。

五轴数控加工的特点有：刀具可以进入型腔内部，加工三轴加工不到的部位，这种模式有利于采用短刀具加工零件的侧壁和型腔，提高刀具的刚性，减小振动，提高零件的精度；减少工装夹具数量和占地面积；减少基准转换，提高加工精度；缩短新产品研发周期；缩短生产过程链，简化生产管理。

五轴加工技术的应用与优势随着制造业的不断发展，五轴加工技术在加工领域中得到了广泛的应用和重视。

本文将探讨五轴加工技术的应用领域，并分析其带来的优势。

一、五轴加工技术的应用领域1.航空航天领域在航空航天领域，精密零部件的加工要求极高，需要高精度和高效率的加工方式。

五轴加工技术可以实现在一个夹具中完成多个面的加工，避免了多次换夹治具的繁琐操作，提高了生产效率。

2.汽车制造领域汽车行业对零部件的精度和质量要求也非常高，五轴加工技术可以精确地加工出复杂曲面零件，如车身模具、发动机零部件等，保证了汽车的整体质量和性能。

3.模具制造领域模具制造需要对各种材料进行雕刻、雕塑和开槽等操作，五轴加工技术可以灵活地加工不同角度和复杂曲面形状，提高了模具的加工精度和效率。

4.医疗器械领域医疗器械对加工精度和质量要求非常高，五轴加工技术可以加工出各种复杂形状的人工关节、植入物等器械，提高了患者的手术效果和生活质量。

5.船舶制造领域船舶制造需要加工大型零部件，传统的加工方式效率低下且精度难以保证。

而五轴加工技术利用其灵活性和高精度可以满足船舶制造的复杂需求。

二、五轴加工技术的优势1.加工精度高五轴加工技术可以在多个坐标轴上同时进行运动控制，可以实现对复杂曲面的高精度加工。

相比传统的三轴加工技术，五轴加工技术的加工精度更高，能够满足更高的工艺要求。

2.加工效率高五轴加工技术可以在一个夹具中完成多个面的加工，避免了多次换夹治具的时间消耗，大大提高了加工效率。

同时，五轴加工技术还可以实现多种加工方式的组合，进一步提高了加工效率。

3.灵活性强五轴加工技术可以灵活地调整工件在不同角度下的加工位置，满足复杂曲面零件的加工需求。

相比传统的加工方式，五轴加工技术在形状复杂的零件加工上具有更大的灵活性。

4.工件表面质量好五轴加工技术可以在不同角度下进行切削，减少了切削刀具对工件表面的干预，从而提高了工件表面的质量和光洁度。

5.节约材料五轴加工技术可以通过优化切削路径，减少材料的浪费。

3.4 RTCP与后置处理 (32)3.5 本章小结 (35)第四章五轴倾斜面加工技术研究 (36)4.1 倾斜面加工控制方案设计 (36)4.2 倾斜面加工运动学基础 (37)4.2.1 正向运动学计算 (37)4.2.2 逆向运动学计算 (43)4.2.3 相关中间量的转换 (45)4.3 刀具轴方向控制 (47)4.4 倾斜面空间轨迹规划 (52)4.5 本章小结 (52)第五章五轴机床RTCP和倾斜面加工技术的实现与验证 (53)5.1 RTCP技术的实现与验证 (53)5.1.1 RTCP技术的实现 (53)5.1.2 RTCP技术的验证 (55)5.2 倾斜面加工技术的实现与验证 (58)5.2.1 倾斜面加工技术的实现 (58)5.2.2 倾斜面加工技术的验证 (59)5.3 本章小结 (62)第六章总结与展望 (63)参考文献 (65)附录A NC代码A-1 (69)发表论文和参加科研情况说明 (70)致谢 (71)图清单图2-1 双摆头五轴结构机床 (12)图2-2 双转台五轴结构机床 (13)图2-3 摆头与转台五轴结构机床 (13)图2-4 双摆头五轴机床摆头端结构参数 (15)图2-5 BA双摆头正交五轴机床 (16)图2-6 双转台五轴机床转台端结构参数 (18)图2-7 AC双转台正交五轴机床 (19)图2-8 摆头与转台五轴机床结构参数 (21)图2-9 BA摆头与转台五轴机床 (22)图3-1 转动形式不同而引起的误差 (24)图3-2 平动和转动引起的误差 (26)图3-3 RTCP功能 (27)图3-4 RTCP功能模型分析 (27)图3-5 工件坐标系与工作台坐标系作为编程坐标系 (28)图3-6 刀具中心点轨迹和控制点轨迹 (31)图3-7 RTCP模块与后置处理模块 (33)图4-1 倾斜面加工运动学框架 (37)图4-2 特性坐标系 (37)图4-3 Z-X-Z欧拉角定义特性坐标系 (38)图4-4 X-Y-Z RPY角定义特性坐标系 (39)图4-5 双向量定义特性坐标系 (40)图4-6 三点定义特性坐标系 (41)图4-7 投影角定义特性坐标系 (42)图4-8 输出角度判定策略 (50)图4-9 转动角度判定 (51)图4-10 计算角度及工作范围 (52)图5-1 CA双摆头正交偏置型五轴机械手 (55)图5-2 未开启RTCP功能时的动作 (57)图5-3 开启RTCP功能时的动作 (57)图5-4 二维平面图形刀路文件 (60)图5-5 二维刀位文件映射到三维 (60)图5-6 五轴倾斜面加工示教软件 (61)表清单表1-1 国内外数控厂商RTCP功能开发情况 (3)表1-2 国内外数控厂商倾斜面加工功能开发情况 (6)表2-1 五轴机床结构形式 (11)表3-1 工作台坐标系为编程坐标系时的非线性误差补偿量 (30)表3-2 工件坐标系为编程坐标系时的非线性误差补偿量 (32)表4-1 五轴机床刀具轴旋转计算基本角度 (48)字母注释表英文字母X, x, X ∆, d X , x p , x d X 轴方向坐标值 (mm) Y , y, Y ∆, d Y , y p , y d Y 轴方向坐标值 (mm) Z, z, Z ∆, d Z , z p , z dZ 轴方向坐标值 (mm) I, i 刀轴矢量在X 轴方向分量 (mm) J, j 刀轴矢量在Y 轴方向分量 (mm) K, k 刀轴矢量在Z 轴方向分量 (mm)A, a, a ∆ A 轴旋转角度值 (°) B, b, b ∆ B 轴旋转角度值 (°) C, c, c ∆C 轴旋转角度值 (°)A P 点P 在坐标系A 下的坐标值 (mm) BP点P 在坐标系B 下的坐标值 (mm) A BP坐标系B 的原点在坐标系A 下的坐标值 (mm) AB R坐标系B 相对于坐标系A 的变换矩阵 (3×3)()Rotx θ 绕X 轴旋转角度θ (3×3) ()Roty θ 绕Y 轴旋转角度θ (3×3) ()Rotz θ 绕Z 轴旋转角度θ (3×3) ()Rotu θ绕任意轴u 轴旋转角度θ (3×3) A B T坐标系B 相对于坐标系A 的变换矩阵 (4×4)1AB T −矩阵A B T 的逆(,,)Trans X Y Z 分别沿X 、Y 、Z 轴平移X 、Y 、Z (4×4)(,)Rot x θ 绕X 轴旋转角度θ (4×4) (,)Rot y θ 绕Y 轴旋转角度θ (4×4) (,)Rot z θ 绕Z 轴旋转角度θ (4×4) (,)Rot u θ绕任意轴u 轴旋转角度θ (4×4)w t T刀具坐标系相对于工件坐标系的变换矩阵 (4×4) m t T刀具坐标系相对于机床坐标系的变换矩阵 (4×4) mw T 工件坐标系相对于机床坐标系的变换矩阵 (4×4)w t P刀具中心点在工件坐标系下的位置 (mm) wt D刀具轴线矢量在工件坐标系下的姿态d C机床各轴运动指令 (mm) f θ绕第一旋转轴旋转角度θ (°) s θ 绕第二旋转轴旋转角度θ (°) R 刀具相对运动球空间半径 (mm)r 刀具半径 (mm) RCS 两旋转轴交点坐标系 WCS 刀具中心点坐标系 L, 'LRTCP 刀具轨迹 (mm) 0S , 0'S CAM 刀具轨迹 (mm) 1S , 1'S 第一旋转轴运动时刀具轨迹 (mm) 2S , 2'S 第二旋转轴运动时刀具轨迹 (mm) 3S , 3'S 机床实际合成运动时刀具轨迹 (mm)0n •, 1n •, 2n •刀轴矢量w f T特性坐标系相对于工件坐标系的变换矩阵f n第一旋转轴 s n 第二旋转轴 a θ A 轴旋转角度θ (°) b θ B 轴旋转角度θ (°) c θC 轴旋转角度θ (°) 1f θ, 2f θ 第1旋转轴计算基本角度 (°) 1s θ, 2s θ 第2旋转轴计算基本角度 (°) min θ 计算基本角度最小值 (°) max θ 计算基本角度最大值 (°)希腊字母α, β, γ欧拉角(4.2.1.1节)； RPY 角(4.2.1.2节)； 投影角(4.2.1.5节) (°)英文缩写RTCP Rotational Tool Center Point, Real-time Tool Center Point rotation TCPMTool Center Point ManagementTCPC Tool Center Point Control NURBS Non-Uniform Rational B-Splines TCP Tool Center PointRPY Roll Pitch Yawsθsinθcθcosθs sin aac cos aas sin bbc cos bbs sin ccc cos cc第一章绪论1.1课题研究背景及意义制造技术及其装备是国民经济和国防建设最基础的生产资料，而数控系统及其周边技术和产业，如CAD/CAM，DNC，FMS，CIMS，MES和MRP-Ⅱ等已成为先进制造工业装备的重要组成部分，其技术水平的高低直接决定了一个地区、一个国家乃至整个世界科技文明发展水平状况。

基于MACH3的五轴数控机床设计黄子良;赵轲【摘要】设计了一款经济型五轴数控机床,进行了五轴数控机床的结构与电路硬件系统设计,以计算机操作系统为平台,应用开放式CNC软件MACH3进行控制,降低了机床的成本.经实际加工使用证明,该机床经济实用,可以满足培训和一般精度加工使用要求.%The economical five-axis NC machine tool is designed, including the mechanical design structure and the hardware de-sign of its electric circuit. CNC software MACH3 is used in this control system to control the machine, thus reducing its cost. It is proved in the practice that the economical NC machine tool can satisfy the requirement of the machining accuracy.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】4页(P11-14)【关键词】五轴;数控机床;设计;MACH3【作者】黄子良;赵轲【作者单位】广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TG6590 引言国内加工企业在追求高精度、高效率时，大多采用的是进口的五轴数控机床，昂贵的价格限制了许多中小企业的发展，很多高校也无法装备足够的台套数来供学生进行学习，故提出一款经济型五轴数控机床方案来满足实际需要。

进行了机床的机械结构设计和三维建模，阐述其控制系统原理和重要参数设置。

该机床控制系统基于计算机操作系统平台，通过开放式CNC控制软件MACH3控制，具有成本低，占地小，精度中等，控制方便等优点。

第1篇一、前言时光荏苒，转眼间又到了年底，回顾过去的一年，我在五轴数控铣领域的工作取得了丰硕的成果。

在此，我对自己过去一年的工作进行总结，以期为今后的工作提供借鉴和指导。

一、工作回顾1. 熟练掌握五轴数控铣床的操作技能过去的一年，我通过不断的学习和实践，熟练掌握了五轴数控铣床的操作技能。

在操作过程中，我遵循以下原则：（1）严谨细致：在编程和操作过程中，严谨细致是保证加工质量的关键。

我严格按照编程指令进行操作，确保加工精度。

（2）安全第一：五轴数控铣床操作过程中，安全至关重要。

我严格遵守操作规程，确保自身和他人的安全。

（3）持续改进：在操作过程中，我不断总结经验，发现问题并及时改进，提高工作效率。

2. 提高编程水平为了提高加工效率，我努力提高编程水平。

具体措施如下：（1）学习编程软件：熟练掌握UG、Cimatron等编程软件，提高编程效率。

（2）研究加工工艺：深入研究各种加工工艺，为编程提供理论支持。

（3）交流学习：积极参加各类技术交流活动，学习他人的编程经验。

3. 提升加工质量在加工过程中，我注重以下方面，以提高加工质量：（1）严格选材：根据加工要求，选择合适的原材料。

（2）合理装夹：确保工件装夹牢固，减少加工误差。

（3）优化加工参数：根据工件材质和加工要求，优化加工参数，提高加工质量。

（4）定期检查：对加工过程进行定期检查，及时发现并解决问题。

4. 协助团队完成生产任务在过去的一年里，我积极参与团队协作，协助完成以下任务：（1）完成公司下达的生产任务，按时交付产品。

（2）解决生产过程中遇到的技术难题，提高生产效率。

（3）培养新员工，传授工作经验。

5. 参加培训与学习为了不断提高自身素质，我积极参加各类培训与学习，主要包括：（1）参加五轴数控铣床操作技能培训，提高操作水平。

（2）学习新工艺、新材料，拓宽知识面。

（3）关注行业动态，了解行业发展趋势。

二、工作成果1. 提高加工效率通过不断优化加工参数和编程技巧，我成功提高了加工效率，为公司创造了可观的经济效益。

一、前言数控雕刻机是一种高精度、高效率的数控设备，广泛应用于木工、广告、工艺礼品、家具、装饰等行业。

为了更好地了解数控雕刻机的工作原理和应用，提高自己的实际操作能力，我参加了为期一个月的数控雕刻机实习。

以下是我实习过程中的所见所闻和心得体会。

二、实习单位及设备实习单位为我国某知名数控雕刻机制造商，实习设备为该厂生产的五轴联动数控雕刻机。

该设备具备高精度、高速度、高稳定性等特点，可满足各种复杂图案的雕刻需求。

三、实习内容1. 数控雕刻机的基本操作实习初期，我主要学习了数控雕刻机的基本操作。

在师傅的指导下，我了解了设备的外观结构、操作面板功能、数控系统界面等。

同时，我还学习了如何调整雕刻速度、雕刻深度、雕刻方向等参数，以确保雕刻效果。

2. 数控雕刻机的编程与调试在掌握了基本操作后，我开始学习数控雕刻机的编程与调试。

通过学习，我了解了数控编程软件的使用方法，学会了编写雕刻程序。

在调试过程中，我学会了如何根据实际需求调整程序参数，以确保雕刻效果。

3. 数控雕刻机的应用实习期间，我参与了多个实际项目的雕刻工作。

这些项目包括木工雕刻、广告雕刻、工艺礼品雕刻等。

通过实际操作，我了解了数控雕刻机在不同领域的应用，提高了自己的实践能力。

4. 数控雕刻机的维护与保养实习后期，我学习了数控雕刻机的维护与保养知识。

这包括设备清洁、润滑、检查等方面。

通过学习，我掌握了数控雕刻机的日常维护方法，为今后的工作打下了基础。

四、实习心得体会1. 提高了自己的实际操作能力通过实习，我掌握了数控雕刻机的基本操作、编程与调试等技能，提高了自己的实际操作能力。

这对我今后的学习和工作具有重要意义。

2. 加深了对数控雕刻机的认识实习期间，我了解了数控雕刻机的工作原理、特点和应用领域，加深了对该设备的技术认识。

3. 培养了自己的团队合作精神在实习过程中，我与同事们共同完成了多个项目，培养了良好的团队合作精神。

4. 增强了自己的责任心实习期间，我深知自己肩负的责任，努力完成每一项任务，为实习单位贡献自己的力量。