《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》

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精密高效电加工关键技术取得重大突破---国家863计划、数控机床重大专项电加工课题实施成果综述

组，在科技部、工信部重大专项办公室的具体领导及指导下，在课题责任单位及主要参加单位的大力支持下，大批专家及工程技术人员围绕课题的目标一任务，经过不懈努力，同攻关，电加工领域关键协在
摘要：通过对近年来电加工领域实施国家高技术研究发展计划（６８３计划）国家科技重大专和项“ 高档数控机床与基础制造装备 ” 况的综述，全面地介绍了近年来我国电加工领域突破的一情较些关键技术及取得的成果，阐述了这些项目实施所带来的重大作用和意义。
ＹｅＪｎｕ
（ＳｚｏｌｔｍａｈｎｎｃｉｏｌｅｅｒｈＩｓｔｔＣ．ＬｄＳｚｏ０，ｈｎｕｈｕＥｅｒｃｉｉｇＭａｈｎＴｏＲｓａｃｎｔｕｅｏ，ｔ，ｕｈｕ２Ｃｉａ）ｃｏｅｉ１１５１
Ｋｅｒｓｏ —ｒｄｔｎｌｍａｈｎｎＥＤＭ；６ｌｎ；ｉｎｆａｔｓｅｉｌｓｂｅｔｎＮＣｍａｙｗｏｄ：ｎｎｔａｉｏａｉｃｉｉｇ；８３ｐａｓｇｉｃｎｐｃａｕｊｃｓｉ — ｉ
ｃｉｓｋｅｅｈｏｏｙ；ｒｔｈｎｅ；ｙｔｃｎｌｇｆｕｉ
２００９年初，国家科技重大专项 “ 档数控机床与基高础制造装备 ” 以下简称数控机床重大专项）种加（特
工有关课题正式立项招标，中有关电加工方面的其

第十二届中国国际机床展览会特种加工机床评述(上)

３台。国内外机床中包括：数控电火花成形机床２水平。在４２００月１日由国家发改委、工信部、能源局
台（内：１台、国外：７）国３台、单向走丝电火花线和国防工业局召开的 “ 工行业与能源装备领域国军切割机床１台（内：６、国外１台）７国台１、往复走丝产数控机床应用座谈会 ”上，北京市电加工研究所电火花线切割机床２台（内）５国、激光加工机床２的Ｎ５精密数控电火花成形机床获得 “ 产数控４８０国台（内：１台、国外１台）电火花微孔、小孔机床优秀合作项目”大会表彰。国１３、
人们的高度重视。ＭＥＳＭ已相继应用于精密机械、
避免集中放电对精密加工的表面质量十分重
光电通讯、影像传输、生化医疗、信息存储等领要，对于采用石墨电极的中、精加工尤为重要。以
域，这些领域很多需要微型模具。国际ＭＭ发展往我们对防止由集中放电引发的电弧放电的相关技ＥＳ迅速，有关资料预测，我国到２１年增速有望达到术进行过报道，下面再介绍几项防止集中放电的控０１
统计，共有４家国内外企业参展，国内外知名企业线切割机床（０六轴数控）；⑤ 武汉法利莱切割系统悉数到会。其中国内企业２家，展出各类特种加工工程有限责任公司的大功率宽幅面厚板数控激光切６机床６台：国外企业１家，展出各类特种加工机床割机床，体现了我国有关特种加工机床的国生产线和大型量仪机床；③ 苏州三光科技股份有限公司的Ｄ７３自Ｋ６２

特种加工机床行业现行有效标准

（、】Ｂ｜７９２５－２００５ＧＢ｜７９２６－２００５
ＧＢ１３５６７ —１９９８
ＧＢ／Ｔ１４８９６．１ —２００９
电火花加工机床安全防护技术要求
特种加工机床术语第１部分：基本术语
《电加工与模具》２０１３年第２期
信息・动态
特种加工机床行业现Байду номын сангаас行有效标准
（国家标准部分）
标准编号标准名称
ＧＢ／Ｔ５２９０
．
１ —２００１
电火花成形机参数第１部分：单立柱机床（十字工作台型和固定工作台型）
术语
术语术语术语
第２部分：电火花加工机床
第３部分：电解加工机床第４部分：超声加工机床复合加工机床
ＧＢ／Ｔ１４８９６．６ —１９９４
ＧＢ／Ｔ１４８９６．７ —２００４
ＧＢ／Ｔ２３４８０．１ —２００９
熔融沉积快速成形机床熔融沉积快速成形机床熔融沉积快速成形机床
电火花小孔高速加工机床
精度检验参数安全防护技术要求．
第１部分：术语和精度检验
ＧＢ／Ｔ２３４８０．２ —２００９
ＧＢ２５４９３ —２０１０

五轴联动车铣复合加工中心误差补偿技术的研究

ｍｅｇｈｎｈｎ＠１３．ｏ。ｎｓｕｚｅｇ６ｃｒｎ
２１０２年９月
范晋伟，：五轴联动车铣复合加工中心误差补偿技术的研究等
・９・３
它的结构示意图如图１所示；其抽象和提炼为图２将所示的ｒｉｇｏｈｓｓｃｏｄｎｃｍｐｌｘｔｕｔｒｃａａｔｒｓｉｓｆｔｅｕｎｎ＆ｅｓｒｃｕｅｈｒｃｅｉｔｃｏｈｔｒｉｇｍ
ｉｌｇｅｔｒｗｅａｂｉｄｈｌｎｃｎｅ，ｉｃｎｕｌｔｅ
收稿日期：０２— ２一３２１０Ｏ
基金项目：国家自然科学基金赞助项目（０７０４；京市教委资助项目（Ｍ２０１０５０）５７５０）北Ｋ０１０００３作者简介：晋伟（９５）男，西人，京工业大学机电学院教授，士生导师，范１６一，山北博主要从事数字化精密加工与检测方面的研究，Ｅ—ｍａ）（ｉｌ
在有误差条件下，可得典型体Ｂ上任意给定点Ｐ在其低序体Ｂ中的矢量ｒ变换关系为：
［］Ａ［’［］，［］Ｊ［】ｚ ’［］１＝，［］，［Ｉ（＝，］ＡＡＫ ’ ）ＫＫＡＫＡ
其中［］有误差条件下多体系统中典型体日为及其低序体Ｂ坐标间的矩阵变换；ＡＫ］、ＡＫ］，［Ｊ［Ｊ［Ｊ［Ｊ分别表示静止位置特征矩阵、止位ＡＫ］、ＡＫ］静置误差特征矩阵、动特征变换矩阵和运动误差特运征矩阵。将它们展开如下：

德马吉全主轴位置全完美表现的5轴加工

最重要的是，由于进行５轴定位，因此可以更高效地使用刀具．倾斜一定角度的刀具可用相同进给速率进行更大长度的切削（减小切削力）。此外还能避免与切削中心处“零切削速度”有关的所有磨损问题。因此５轴联动加工比５轴定位更进一步．是真正的万能铣削加Ｔ。５轴加Ｔ具有以ｔ５轴定位的全部优点，其刀具还能沿编程路径运动，更高教地加工平
了抛光Ｔ序。
寰３手机型＆蠖具备加Ｉ参数厦所用ｍ工时间
＃ｍｒｗ目 ±＃＃４ｆ＃／ｍｉｎ）女％４＆（ｒａｍ／ｒａｉｎ） №１。Ｗ目（ｍＪｎ）
玉匾［巫重匦丑巫垂亚面Ⅱ砸巫巫
ⅢⅫ镕十２口
－４０ＨＸＣ４ｌＯ
硬度不同的碰质锕时采用的主轴转逋Ⅻ进蛤速度
６唧ｌ
ｌ３００
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７，５００
Ｉ｝＃ｍＴ
＃…【
高速高精密加工与模具制蹙技术４高速高效能加工的应用案啻４殛相关技术参数
在高速加工中．不同Ｔ件材料和刀具直径要求的主轴转速与进给速度不一样。表ｌ，４举出了采用不同直轾的ＴｉＡＩＮ潦层球头越铣刀粗加工硬度不同的硬质钢时采用的丰辅转速和避给速度。
表ｌ采用Ｔ同直径的ＦｉＡｉＮ浍目球头女铣ｎ粗加Ｉ
《横具刺追｝２００９年第３期专刊
图２所自ｉ的ＤＭＵ４０ｍｏｎｏＢＬＯＣＫｏ是加Ｔ小型Ｔ件
的高技术机床的主要代表，而图３所示的ＤＭＵ５０是人门级５轴加工机床。除以上典型机床外，德马吉的５轴加ｒ机床还包括加Ｔ范嗣更大的ＤＭＵ门机床，该机床可加工１０．０００ｋｇ的工什．
３４０
Ｕ龙
产品质量．包括加１：精度，对伞球各地客户都最为重要．特别是面对竞争刘手的竞争压力和定价策略，加１二件供应商必须提供最高精度的Ｔ件，同时保持时问晟短和成本最低，就此衙言选用５面加工是不二选择，将工件从一青机床换至另一台机床不仅消耗时间也消耗资金，还不可避免地降低精度。

电火花加工装备国内外研究现状

电火花加工装备国内外研究现状顾琳【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】6页(P38-43)【作者】顾琳【作者单位】上海交通大学【正文语种】中文我国航空航天工业正处于核心技术攻坚的关键时期，对新型动力系统及结构件性能提出了很高要求。

在此背景下，如高温合金、高强钢、复合材料等多种性能优异的先进材料应运而生。

为满足航空航天产品的独特性能要求，很多材料的成分和组织非常特殊，给加工带来了极大挑战[1]。

此外，航空发动机热端部件上的冷却孔、叶盘类零部件的复杂流道等难加工特征也给传统制造技术提出了很大挑战[2]。

电火花加工（Electrical Discharge Machining，EDM）是利用工具和工件之间脉冲放电形成的等离子体的瞬时高温（可达数千甚至上万度）来蚀除材料的一种特种加工方法。

这种以非接触方式利用热能来蚀除材料的特点使其具有加工时宏观作用力小，加工能力不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力等优点，尤其适用于难加工材料和复杂形状工件的加工。

此外，相对其他精密加工设备而言，电火花加工设备的价格较低，但仍可获得很高的加工精度，因此在航空、航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业得到了广泛应用[3]。

根据主要用途，可将当前国内市场的电火花加工机床分为多轴联动数控电火花成形加工机、多轴联动电火花精密小孔机、慢走丝电火花线切割机、微细电火花加工机、电火花小孔机、往复走丝电火花线切割机以及为特殊用途定制的机床等[4]。

三轴联动数控电火花成形加工机床三轴联动数控电火花成形加工机床是技术最为成熟、市场份额最大的电火花成形加工设备，在航空航天及模具行业得到广泛的应用。

该类型机床通常配有专用数控系统，部分产品可通过选配旋转轴（C轴）来实现四轴联动加工。

目前航空航天领域具有较大深径比的槽与孔，以及对表面质量要求较高的零部件大多采用此类型机床加工。

当前国内市场上高端机型的主要国际厂商主要有瑞士GF阿奇夏米尔集团、日本的牧野（Makino）、沙迪克（Sodick）、三菱电机（Mitsubishi Electric）等。

机械行业：超额收益视角下的五轴联动数控机床——挖掘机VS五轴联动数控机床

行业研究东兴证券股份有限公司证券研究报告机械行业：超额收益视角下的五轴联动数控机床——挖掘机VS五轴联动数控机床投资摘要：金属切削机床是现代工业发展的重要基石，2022年国内市场触底反弹盈利能力大幅提升。

2022 年中国机床工具工业协会重点联系企业中，金属切削机床营业收入同比下降 5.6%，利润总额同比增长63.8%，明显反弹。

挖掘机和机床行业随着我国宏观经济投资和资本支出波动均呈现出明显周期性，2016年之前两者产量变化趋势基本同步。

我们认为挖掘机与金属切削机床行业，虽阶段性呈现走势背离，但两者仍具较高可比性。

2016年后挖机与金属切削机床产量走势为何背离？1）宏观层面，2016年“供给侧改革”推出，基建投资增速快速下降，制造业投资增速有所回落，三大投资中仅房地产出现加速，成为挖掘机销量持续上涨的宏观驱动因素。

机床行业从2011年强经济刺激政策逐步退出开始，在制造业和基建投资探底过程中持续萎缩。

2）行业层面，2016年开始的挖掘机上行周期主要由存量更新+环保政策+人工替代催化，机床行业主要受市场供需自然调解驱动，过程缓慢。

3）微观层面，挖掘机属于终端产品，整机标准化程度较高，容易平台化。

下游主要为基建和房地产，行业增速相对于宏观周期波动是“一阶导数”关系。

机床行业下游客户主要是制造业，且大部分被用于加工整机的零部件，商业模式偏向to B，切入供应链难度大、周期长，行业增长相对于宏观周期波动是“二阶导数”关系，相较于挖掘机在景气度传导上存在一定滞后性。

从β角度来看，金属切削机床行业拐点已现。

随着我国房地产长周期的结束，驱动经济增长核心动力向消费和制造业切换。

疫情期间我国制造业供应链优势凸显，本土优质制造企业快速切入，国产替代加速。

同时，长期的制造业投资下行驱使低端产能已充分出清，新一轮产能周期有望开启。

更具竞争力和盈利能力的民营企业成为机床行业主体，市场从分散走向集中和国产替代进口的趋势已经确立，盈利能力有望持续提升，创造β收益。

我国高档数控机床成果显著产业化进程加快

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我国重型机床研发技术不断获得突破
在强劲的市场需求拉动下，我国重型机床行业取得了长足发展，我国自己开发制造的重型机床和超重型机床产品，已经基本满足了国家重点工程需要。目前，我国已经制造出加工直径２５ｍ的超重型数控立式铣车床、镗杆直径３０ｍｍ的落地式铣镗床、加工宽度为５以上的数控龙门镗铣床、回转直径在５００ｍ２ｍ０ｍ以上的数控重型卧式车床等一批具有自主知识产权而且技术水平已经接近世界先进水平的重型机床系列产品，与此同时，加工直径达２９ｍ具有五轴联动的超重型立式铣车床及加工宽度达９６ｍ、加工高度为８ｍ、加工长度为５．８ｍ并带有回转工作台的龙门移动式数控镗铣床等产品也正在研制开发过程中。摘自中国机床信息网
关部门检测，达剑世界领先水平，将成为企业新的利润增长点。该机床往设计上集众多先进技术为一体，用涂色法模拟检查轴交角４。１５锥齿轮副的接触精度、安装５～３。距、齿侧问隙及工作平稳性等，并可根据检测数据确定切齿机床的修正调整数据和齿轮副的装配数据，较传统
稳定性更好，可任意调速，更便于维护。此机床技术先进、效率高、控制精度好。其中广泛采用了国际公认的国外知名厂家的最新技术，具有同类产品国际先进水平，是一种高效、高精度、高可靠性、高速高动态响应、高刚度的先进设备。摘自中国机床在线网
固弱
我国高档数控机床成果显著产业化进程加快
目前，我国机床行业进一步加强自主创新，在产业结构调整和产品升级上取得了积极进展。如高速卧式加工中心、五轴联动精密电加工成型机床、带自动穿丝装置的精密数控单向走丝机床、数控铺缠机、双摆角数控万能铣头等一系列国产数控机床自主创新成果纷纷面世，机床产品规格从小型、中型、大型到重型和超

复杂曲面零件的五轴数控加工技术研究

复杂曲面零件的五轴数控加工技术研究
张映故
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2024(60)3
【摘要】随着科技水平的不断提升,精密复杂曲面零件的应用越来越广泛。

曲面驱动是复杂曲面零件加工的重要方法,驱动刀轨的规划直接关系到曲面物理特性的调控,应用五轴数控加工技术能够提升复杂曲面零件的加工质量。

文章主要研究复杂曲面零件的五轴数控加工技术,以佛像这个复杂曲面零件为例,分析了曲面驱动刀轨规划、工装方案设计、加工策略以及试制加工过程。

在实际加工过程中,技术人员应充分理解驱动刀轨规划思路与原理,在粗加工、精加工中完善刀轨设计,并进行试制加工。

【总页数】3页(P63-65)
【作者】张映故
【作者单位】柳州职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究
2.复杂曲面五轴数控加工关键技术研究
3.复杂曲面零件数控加工的关键问题r——解读《复杂曲面零件
五轴数控加工理论与技术》4.五轴数控机床高效加工多曲面零件工艺5.基于五轴数控加工工艺的复杂曲面零件加工轨迹分析
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五轴加工基础试题答案

五轴加工基础试题答案一、选择题1. 五轴加工中，以下哪个轴是固定不动的？A. X轴B. Y轴C. Z轴D. B轴和C轴答案：C. Z轴2. 在五轴加工中，刀具长度补偿的主要目的是什么？A. 保证加工精度B. 提高加工效率C. 减少刀具磨损D. 增加加工范围答案：A. 保证加工精度3. 五轴加工机床通常用于加工哪种材料？A. 木材B. 塑料C. 金属D. 玻璃答案：C. 金属4. 以下哪种不是五轴加工的优点？A. 提高加工效率B. 减少加工时间和成本C. 降低工件精度D. 提高工件表面质量答案：C. 降低工件精度5. 在五轴加工中，什么是“倾斜轴”？A. X轴和Y轴B. B轴和C轴C. A轴和C轴D. T轴和W轴答案：B. B轴和C轴二、判断题1. 五轴加工机床可以同时控制五个轴进行运动。

（正确）2. 五轴加工只适用于复杂曲面的加工。

（错误）3. 五轴加工可以减少工件的装夹次数，提高加工效率。

（正确）4. 五轴加工机床的操作比三轴加工机床更简单。

（错误）5. 五轴加工中，刀具半径补偿是不必要的。

（错误）三、简答题1. 请简述五轴加工机床的工作原理。

五轴加工机床是一种高精度、高效率的数控机床，它能够同时控制五个轴（X、Y、Z、B、C或A、C、D）的运动。

其中，X、Y、Z轴负责直线运动，而B轴和C轴则负责旋转运动。

通过这五个轴的协调运动，机床能够在工件上进行复杂的三维加工，从而实现高精度和高质量的加工效果。

2. 五轴加工与传统的三轴加工有何区别？五轴加工与传统的三轴加工的主要区别在于加工轴的数量和加工能力。

三轴加工机床通常只能控制三个直线轴的运动，因此在加工复杂曲面时，工件需要多次装夹和定位，这不仅增加了加工时间和成本，还可能导致精度下降。

而五轴加工机床则能够通过五个轴的协同工作，实现对工件的连续加工，减少了装夹次数，提高了加工效率和精度。

3. 为什么五轴加工机床需要进行刀具补偿？五轴加工机床需要进行刀具补偿，主要是为了保证加工精度。

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《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》
课题顺利通过验收
2012年10月15日，在首都航天机械公司（211厂）现场，“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项办组织召开了由北京市电加工研究所承担的《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》科技重大专项课题验收会。

验收专家组由技术专家和财务专家14名组成。

验收会由专项办吴振凯主持。

北京市科学技术研究院邵锦文副院长、科研处张经华处长，工信部财务司领导杨晓娟出席了验收会。

课题负责人和承担单位代表出席了会议。

会上，课题负责人杨大勇研究员代表课题组就课题研发过程、执行情况、经费管理及使用情况、主要技术创新和取得的成果向专家们进行了汇报。

课题参与单位负责人对子课题的完成情况也进行了汇报。

技术专家和财务专家审查了相关文件资料，实地考察了生产现场，并进行了认真质询和讨论。

专家组认为该课题圆满完成了合同书中规定的研究内容，完全达到了考核的技术指标要求，课题组提供的验收资料齐全，符合验收规范，一致同意该项目通过验收。

熊院士及各位专家对课题取得的成果给予了高度评价：“04科技重大专项实施方案总体要求很高，在前期论证时，专家认为五轴联动精密数控电火花成形机床的研制是国家高端先进制造急需的技术装备，按照规划预计2020年完成，而该课题的实施使这个目标提前完成。

课题成果在用户单位的实际应用也达到了良好的应用效果，得到了用户单位的认可，成绩来之不易。

”
熊院士及各位专家还提出了殷切的希望，他们谈到“高、奇、缺的特种加工技术对中国航天航空事业至关重要，希望课题承担单位能够立足用户需求，进一步提高精度和可靠性，形成规模化生产，替代进口，继续保持技术领先水平！”
《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》课题于2009年立项，北京市电加工研究所作为责任单位，与北京机床所精密机电有限公司、哈尔滨工业大学、大连理工大学、首都航天机械公司联合承担。

五轴联动精密数控电火花加工设备代表着当今国际同行业技术的最高水平，发达国家对我国出口管制严格。

本课题研制的工程化、可用于工业生产环境的五轴联动精密数控电火花加工装备，能解决常规机械加工及数控切削不能解决的加工难题，尤其是航天航空等国防高科技行业关键零部件的加工难题，突破西方国家“高、精、尖”设备对我国的技术壁垒，提升我国相关行业的生产能力。

项目在实施期间，责任单位与参与单位密切配合，充分发挥各自的技术优势，开展了五轴联动精密电火花加工技术与装备关键技术研究，申请2项国家发明专利，获1项软件著作权，攻克了脉冲电源、数控系统、数控转轴、电极快换、CAD/CAM软件包、精度补偿等多项关键技术，形成了一套完整的、具有自主知识产权的五轴联动精密数控电火花成形机床加
工工艺及设备技术体系，成果技术指标达到国际先进水平，部分指标经用户验证比国外尖端设备提高30%以上，为航天航空制造企业解决了困扰已久的技术瓶颈，在航空发动机、火箭发动机等关键零部件的研制中发挥了巨大的推动作用。

在课题研制过程中形成了五轴联动精密电火花加工机床中试线、试验平台和研发基地，并在首都航天211厂形成了示范应用基地。