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用于五轴联动数控系统研发的实验平台设计与实现摘要本文介绍了五轴联动机床的几种结构形式及其特点,并在三轴雕刻机的基础上,提出了一种五轴联动实验平台的设计方案,设计了一种简易五轴头,从而搭建了一个用于五轴联动数控系统研发的实验平台。
关键词五轴联动;五轴头;实验平台0引言五轴机床具有高效率、高精度的特点,工件一次装夹就可完成除装夹面外的多个表面的加工。
如配置五轴联动的高档数控系统,还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工,是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等复杂曲面加工的唯一手段[1]。
国际上普遍把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志,西方工业发达国家都将五轴联动机床列为国家战略物资严格管理,限制出口到发展中国家。
在这种形式下,对五轴联动数控技术的研究显得愈发重要。
本文将讨论五轴联动数控机床的几种结构形式及其特点,并利用现有的三轴雕刻机,提出一种五轴联动实验平台的设计方案,从而搭建一个用于五轴联动数控系统研发的实验平台。
1 五轴联动机床的结构形式[2]五轴联动机床一般由3个直线轴和2个旋转轴组成,即由X,Y,Z3个直线轴和绕这3个直线轴旋转的3个旋转轴A,B,C中的两个组成。
根据两个旋转轴的位置,五轴联动机床分为刀具双摆动,刀具加工作台旋转和工作台双旋转3种结构形式。
下面将分别讨论这3种结构形式的特点。
刀具双摆动的五轴联动机床由刀具执行两个回转运动。
由于工作台不参与回转运动,工作台可按较大规格配置,所以这种形式的五轴联动机床承载能力大,加工范围大,可用来加工较大规格的零件。
而且由于两个回转运动复合在主轴头上,整体结构空间小,刀具运动较为灵活,但这也导致传动与结合环节较多,所以机构刚性较差。
刀具加工作台旋转的五轴联动机床由刀具执行一个回转运动,工作台执行另一个回转运动。
由于工作台参与了一个回转运动,所以这种结构形式的五轴联动机床的承载能力比刀具双摆动的五轴联动机床要低,加工范围也较小,主要用来加工中等规格的零件。
五轴联动数控机床项目可行性研究报告范文格式一、引言五轴联动数控机床是一种高精度、高效率的机床设备，可以实现复杂零件的加工，广泛应用于航空航天、汽车制造等行业。
本报告对五轴联动数控机床项目进行可行性研究，分析市场需求、技术可行性、经济效益等方面，为项目决策提供参考。
二、市场需求分析根据市场调查数据显示，近年来航空航天、汽车制造等行业发展迅猛，对高精度、高效率的数控机床需求量逐年增加。
五轴联动数控机床可以实现多方位和任意角度的加工，能够满足市场需求，具有较大的市场空间。
三、技术可行性分析1.技术水平：当前五轴联动数控机床的技术相对成熟，已经进入普及阶段，能够满足市场需求。
2.配套设施：五轴联动数控机床需要配套的CAD/CAM软件、刀具、夹具等设施，市场上已经有多种选择，供应链完善。
3.人员培训：项目需要招聘专业的操作人员和维护人员，并进行培训，人才资源存在。
四、经济效益分析1.投资成本：项目需要投资设备、厂房、人员培训等方面。
根据初步估算，项目总投资约为X万元。
2.销售收入：根据市场需求和预测，项目初期年销售收入为Y万元，逐年增长10%。
3.成本费用：项目运营中包括设备运行成本、人员工资、维护费用等。
初期年度成本费用为Z万元，逐年增长5%。
4.投资回收期：根据收入和成本估算，投资回收期约为A年。
五、风险评估1.市场竞争：五轴联动数控机床市场竞争激烈，需要与其他品牌进行竞争，强化核心竞争力。
2.技术风险：新技术的应用可能存在一定风险，需要进行充分的技术研发和验证。
3.政策风险：相关政策变动可能对项目带来影响，需密切关注政策动向。
六、可行性建议基于市场需求、技术可行性和经济效益分析，本报告认为五轴联动数控机床项目具备可行性。
建议项目方在充分了解市场竞争、技术风险和政策风险的基础上，制定详细的项目规划和实施方案，并进行投资决策。
七、结论。
五轴五联动加工中心项目需求及技术要求
一、项目简介
本项目又称五轴五联动加工中心,是指将点、面、孔、槽、走线等多
工序加工整合到一个加工中心,一次上料,可完成一次性加工的数控机床，采用五轴技术,实现多轴联动,是实现完全自动加工的高精度机床。
二、项目目的
本项目旨在开发一台具有高精度、智能化功能的四轴五联动加工中心,实现客户制模零件的高效率、高精度数控加工。
三、技术要求
1、强有力的系统稳定性:控制系统采用德国Siemens等知名品牌的控制器,电器采用名牌伺服驱动器,配合出色的系统稳定性。
2、高精度加工能力:多轴共轭加工,采用进口高精度伺服电机,驱动精度可达到0.02mm,建模精度可达到0.02mm。
3、智能控制功能:采用Siemens等专业控制系统,实现运动控制和夹
具切换等智能控制功能,可实现多工位联动加工,降低加工时间,提高加工
效率。
4、安全特性:添加双闭环保护功能,采用双作动器及双紧固功能,可防止机床自动运行时的事故,降低加工事故,保证机床的持久安全。
四、委托方需求
1、机床应具有良好的系统稳定性及可靠性、出色的加工精度、快速
方便的操作以及安全可靠的特性。
2、必须达到五轴五联动加工中心的各个加工工序的加工精度及质量需求。
五轴数控机械技术研发检测服务平台项目建设方案-施工方案二、项目建设背景五面体和多种空间方向的高速加工和高速切削是近几年来崛起的一项先进的制造技术，它使军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业的生产率和制造质量显著提高。
加工工艺及装备更新换代，创造了惊人的效益。
随着我国军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业及其加工业的迅猛发展，对连续、平滑的自由曲面，如导弹推进器涡轮、航空发动机和汽轮机的叶片，舰艇用的螺旋推进器，以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和大型模具等三位曲面零件加工的要求的不断提高，而目前的三轴数控机床在加工复杂曲面时，必须经过多次装夹工件才能完成加工，并且经过多次的装夹，大大降低了工件精度和加工效率，已不能满足这些行业的需要。
五轴数控联动机床正是针对空间曲面及复杂形状零件的高速高效加工而设计，它的设计及制造将彻底解决这一难题。
工件一次装夹后可进行三维曲面多方向和多工序加工，加工自动化程序高，从而缩短了生产周期，提高了劳动生产率和制造质量，使加工工艺及装备更新换代，可以获得良好的经济效益。
三、项目规模和主要建设内容在现有1600平方米研发中心的基础上，扩建、改造达到3000平方米五轴数控产品研发、检测服务场地；购置各类研发设备及检验检测服务设备、仪器231台/套，项目总投资2100万元，其中，各类研发设备及检验检测服务设备、仪器投资1620万元。
2011年预计完成投资1300万元，重点用于服务平台场地改造和重点设备购置，加强新技术、新材料基础研发力量，提高行业服务能力水平。
第二章项目承建单位基本情况***星辉数控机械科技有限公司，成立于2006年5月，注册资金1880万元，位于***市高新区内，是***省认定的省级高新技术企业，市级科技新产品的攻关承建研发单位。
一、公司的市场地位和高成长性公司旨在快速跟踪国际新技术，不断创新，用信息技术提升装备制造业，大力开发光机电一体化的数控成套加工设备，不断提高民族工业的装备水平。
高端五轴雕刻机施工方案一、前言本施工方案旨在为高端五轴雕刻机的安装、调试和使用提供全面指导，确保设备的稳定运行和高效工作。
二、设备硬件准备根据设备清单检查所有硬件部件是否齐全，并核对规格型号是否正确。
对所有硬件部件进行外观检查，确保无损坏、无变形、无锈蚀等现象。
准备必要的安装工具，如螺丝刀、扳手、水平尺等。
三、设备软件准备根据设备说明书，下载并安装相应的驱动程序和控制软件。
对软件进行初步设置，包括参数配置、加工路径设置等。
四、设备组装与连接按照设备说明书的要求，进行设备主体部分的组装，确保各部件安装正确、牢固。
连接设备的电源线、信号线等，确保线路走向清晰、整洁。
五、电源与电气安装选择合适的电源插座，确保设备电源的稳定供应。
遵循电气安全规范，进行电气部件的安装和接线。
六、轴控制系统安装安装轴控制卡和相关电路板，确保安装位置正确、固定牢固。
连接轴控制卡与电机、传感器等部件，确保信号传输稳定可靠。
七、软件安装与调试安装雕刻控制软件，并根据设备参数进行软件配置。
通过软件对设备进行初步调试，包括轴运动测试、传感器校准等。
八、设备机械调试检查设备各部件的机械连接是否紧固，确保无松动现象。
对设备进行空载运行测试，观察设备运行是否平稳、无异响。
九、设备电气调试检查电气线路的连接是否牢固，确保无短路、断路等现象。
对设备进行带电运行测试，观察设备运行是否稳定、无异常。
十、总结本施工方案详细介绍了高端五轴雕刻机的安装、调试过程，包括硬件准备、软件准备、设备组装与连接、电源与电气安装、轴控制系统安装、软件安装与调试、设备机械调试和设备电气调试等方面。
通过本施工方案的实施，可以确保高端五轴雕刻机的稳定运行和高效工作，为用户提供优质的服务。
注意事项：在进行设备安装和调试过程中，务必遵循设备说明书和相关安全规范，确保人身安全和设备安全。
如遇到设备故障或问题，请及时联系设备供应商或专业技术人员进行处理，切勿私自拆卸或修理设备。
五轴数控机械技术研发检测服务平台项目建设方案-施工方案二、项目建设背景五面体和多种空间方向的高速加工和高速切削是近几年来崛起的一项先进的制造技术，它使军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业的生产率和制造质量显著提高。
加工工艺及装备更新换代，创造了惊人的效益。
随着我国军工、汽车、模具、航空航天、船舶、高速列车等行业及其加工业的迅猛发展，对连续、平滑的自由曲面，如导弹推进器涡轮、航空发动机和汽轮机的叶片，舰艇用的螺旋推进器，以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和大型模具等三位曲面零件加工的要求的不断提高，而目前的三轴数控机床在加工复杂曲面时，必须经过多次装夹工件才能完成加工，并且经过多次的装夹，大大降低了工件精度和加工效率，已不能满足这些行业的需要。
五轴数控联动机床正是针对空间曲面及复杂形状零件的高速高效加工而设计，它的设计及制造将彻底解决这一难题。
工件一次装夹后可进行三维曲面多方向和多工序加工，加工自动化程序高，从而缩短了生产周期，提高了劳动生产率和制造质量，使加工工艺及装备更新换代，可以获得良好的经济效益。
三、项目规模和主要建设内容在现有1600平方米研发中心的基础上，扩建、改造达到3000平方米五轴数控产品研发、检测服务场地；购置各类研发设备及检验检测服务设备、仪器231台/套，项目总投资2100万元，其中，各类研发设备及检验检测服务设备、仪器投资1620万元。
2011年预计完成投资1300万元，重点用于服务平台场地改造和重点设备购置，加强新技术、新材料基础研发力量，提高行业服务能力水平。
第二章项目承建单位基本情况***星辉数控机械科技有限公司，成立于2006年5月，注册资金1880万元，位于***市高新区内，是***省认定的省级高新技术企业，市级科技新产品的攻关承建研发单位。
一、公司的市场地位和高成长性公司旨在快速跟踪国际新技术，不断创新，用信息技术提升装备制造业，大力开发光机电一体化的数控成套加工设备，不断提高民族工业的装备水平。
主要从事专业非金属领域CNC数控机械设备的研发、制造和销售，重点是木工加工中心、五轴数控机械加工中心、数控木工雕刻机、模具造型加工中心等关键成套技术和数控成套设备，产品可广泛应用于军工、汽车、游艇、航空航天、发动机、汽轮机、水泵、风力发电、火车模具、高速列车、乐器行业等行业，尤其适用于木料、宝丽龙及非金属的碳化混合材料的复杂三维曲面工作的高速、精密加工，是目前国内较少具备自主研发能力的专业非金属领域CNC数控机械企业之一。
目前，公司已发展成为国内数控木工机械行业的龙头企业，拥有多项发明专利等自主知识产权，全系列产品均已通过CE认证，是木工机械数控成套加工设备行业名符其实的引领者。
2009年公司实现销售收入2648万元，净利润62万元；2010年实现销售收入5679万元，利润160万元；2011年预计可实现销售收入1.5亿元，利润1600万元。
二、技术创新是企业核心竞争力公司始终坚持以技术创新为先导，不断加强数字信息技术与装备制造业的融合。
公司拥有由电气、机械、数控、软件等专业工程师、相关技术人员组成的近300人的完整技术团队，聘请台湾全球领先的同行业的前任总工程师为技术咨询顾问，已取得发明专利1项、实用新型专利7项，计算机软件著作权1项。
正在申报的知识产权有4项（其中发明专利1项，实用新型专利3项），初步形成了软硬件并举开发的能力和系统集成的创新能力。
三、产品销售与服务借助公司的技术优势，不断强化为客户提供整体数控加工解决方案，以技术为切入点，加大营销深度和广度，不断提高客户的认知度和满意度。
公司的销售网络已遍布全国20多个省（区、直辖市），在16个国家与地区设立了代理商，产品远销美国、德国、英国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、日本、韩国、东南亚等70多个国家和地区。
70%以上的产品出口外销。
四、建设中的星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台五轴数控联动机床目前在国外发达国家从设计和应用上已经比较成熟，达到了较高水平，但在五轴联动机床的出口、应用及相关技术上对我国进行限制，而国内在设计和应用方面尚处于起步阶段，无论在精度上、性能上还是在可靠性上都无法与国外发达国家相比，尤其是在大型五轴数控加工中心的研制生产方面，尚属空白。
为满足市场需求，提高市场竞争力，公司结合多年数控机床设计的实践经验，计划用两年时间着力建设星辉五轴数控机械技术研发检测服务平台，开发满足大中型复杂零件、模具加工需要的高档五轴联动数控产品，为行业内数控机床生产企业提供技术支持、检验检测、人才培训、提供国际信息等服务。
到2010年底，平台一期1600平方米服务场地顺利建成，关键设备已经购买或定制。
二期改扩建工程正在建设当中。
该平台全部建成后将大大提高非金属数控行业的装备水平和研发加工能力，有效满足快速增长的国内外市场需求，提高我国机床的整体水平，提升在国际市场中的竞争力。
第三章项目建设的必要性目前，国内五轴数控机械行业品牌高度分散、集中度低；投入少、产品研发能力低；质保体系和质检手段落后、产品综合评定合格率只有70.2%；技术含量低，产品差异程度低，行业市场竞争手段单一。
因此，建设五轴数控机械技术研发检测服务平台十分必要。
一、符合国家的产业政策***星辉五轴数控机械技术研发监测服务平台的建设，符合《国务院关于进一步促进中小企业发展的若干意见》（国发〔2009〕36号）和国家重点产业调整振兴规划，推动中小企业调整结构，转变发展方式等国家产业发展政策。
装备制造业是促进国民经济发展和为国家安全提供战略保障装备的重要产业。
积极推进装备制造业的科学发展，对于实现调结构、转方式、促发展具有重要的现实意义。
近年来，***市装备制造业在市委、市政府的正确领导下，得到了突飞猛进的发展，***市装备制造业在全国同行业中的影响力在逐步增强。
目前，***市装备制造业的经济总量在逐年提升，对***市经济发展的支撑作用也越来越明显。
装备制造业的发展，还为***市增加了大量的就业岗位，培养了大量科技型人才和技能型人才。
二、公司优势和已开展的服务服务场地优势：2010年，在***市和高新区领导的支持、关心下，公司顺利迁入了***市高新技术开发区，第一期新厂区、新厂房和1600平方米的研发中心已建设完成。
技术优势：公司已取得发明专利1项、实用新型专利7项，计算机软件著作权1项。
正在申报知识产权有4项（其中发明专利1项，实用新型专利3项），初步形成了软硬件并举开发的能力和系统集成的创新能力。
产权名类型证书号状态龙门式五轴数控加工机床发明专利200*********7.2授权星辉激光三维扫描系统软件著作权2010SR039314授权一种五轴数控机床用双向旋转副实用新型ZL200*********7.8授权轻型床身移动加工中心实用新型ZL200*********4.5授权轻型单臂镂铣加工中心实用新型ZL200*********2.6授权龙门式五轴数控加工机床实用新型ZL200*********5.9授权龙门式加工机床床身结构实用新型ZL200*********6.3授权轻型单臂镂铣加工中心用桥式床身结构实用新型ZL200*********3.0授权一种激光三维扫描系统实用新型ZL200*********3.8授权项目名称先进性研发状态保丽龙轻、中型加工中心国际先进已投入市场红木家具专用三维扫描仪国际先进已投入市场重型数控木工加工中心国内领先已投入市场轻型床身移动加工中心国际先进已投入市场汽车模具用龙门式SHWMS3520加工中心国际先进在研三、国际化的组织架构公司和国际接轨，在总经理的领导下，拥有规范的组织架构，从决策管理到一线生产，从零部件采购到设备销售，从人才引进到技术研发，从质量监控到售后服务，分工明确，层次清晰，职能互补，权责分明。
作为全国规模最大的非金属领域数控机床研发生产制造企业之一，公司依靠其具备的精良的加工装备、研发实力和丰富的生产加工经验，对***市周边以及省内、国内相关机械制造类企业提供了技术研发、试验试制、机械加工、热处理加工、检验检测、信息服务、技术咨询、技术推广和人才培养等服务，与***大学建立了企业实训基地和联合攻关协议。
第四章项目建设的主要内容和目标一、项目建设规划（一）指导思想服务平台以为企业提供研发、检验等公共服务为宗旨，发挥企业技术引领和配套基础设施优势，本着统一规划、分步实施，高起点、高标准建设的原则，使五轴数控机械行业服务走向常规化、网络化、统一化、专业化。
以政府引导、企业运作的形式，进行研发、检测服务资源的整合，实现优势互补、资源共享，大幅度提升非金属领域数控机床企业的公共研发和服务能力，推动数控机床行业大发展，为全市经济社会发展提供有力支撑。
（二）规划目标根据国家有关政策和省中小企业办公室的总体规划，项目本着集约高效原则，在坚持高标准规划的同时，规范程序和制度，强化服务理念，延伸服务范围，建设包括新产品研发平台、科技成果推广平台、技术支持和信息共享平台、检验检测服务平台、专利代理平台、技术设备引进平台等六大部分，为更多的企业提供技术、管理、信息、人才培训等多方面的支撑，不断提高产品的合格率和企业的市场竞争力。
（三）平台定位按照政府引导、市场化运作，面向产业、服务企业，资源共享、注重实效的原则，建设五轴数控机械公共技术服务平台，坚持政府引导与社会广泛参与相结合，坚持非营利服务与市场化服务相结合，坚持促进产业升级与服务中小企业发展相结合，坚持社会服务资源开放共享与统筹规划、重点推动相结合。
二、平台主要设备构成（全部设备）序号名称金额1龙门刨552立式加工中心393龙门加工中心1604方滑枕龙门镗铣中心2685监控设备8.14436笔记本电脑0.6796 7球杆仪7.89868仓储货架1.02649螺杆空压机3.710电脑1.8115喷漆设备0.712VMC-600生产线170.613ZSX-700生产线447.3614软件开发费5615检测设备400合计金额1620三、建设周期从2010年7月至2012年6月，建设期24个月（附建设进度表）阶段时间计划进度内容阶段性文档或成果评审、验证时机和方式2010年7月-2010年9月调查市场应用需求，分析目前存在的问题和急需解决的技术难题制定研发、测试总体方案；提供分析报告制定研发总体方案提供分析报告2010年10月-2010年12月根据总体设计方案将项目划分为不同的子专题，考察当前项目技术发展情况，并按照各项目分工情况，进行项目的详细功能设计。
提供专题详细设计方案提供专题详细设计方案2010年10月-2011年12月根据项目总体方案和详细设计的指导，进行项目的具体研究和开发，初步开发出样品，并完成生产设备的研发。
