简述多轴数控机床的概念和轴数配置

多轴加工技术数控加工技术作为现代机械制造技术的基础，使得机械制造过程发生了显著的变化。

现代数控加工技术与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工过程控制，还是加工设备与工艺装备等诸多方面均有显著不同。

我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴，多轴指在一台机床上至少具备第4轴。

通常所说的多轴数控加工是指4轴以上的数控加工，其中具有代表性的是5轴数控加工。

多轴数控加工能同时控制4个以上坐标轴的联动，将数控铣、数控镗、数控钻等功能组合在一起，工件在一次装夹后，可以对加工面进行铣、镗、钻等多工序加工，有效地避免了由于多次安装造成的定位误差，能缩短生产周期，提高加工精度。

随着模具制造技术的迅速发展，对加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多轴数控加工技术得到了空前的发展。

随着数控技术的发展，多轴数控加工中心正在得到越来越为广泛的应用。

它们的最大优点就是使原本复杂零件的加工变的容易了许多，并且缩短了加工周期，提高了表面的加工质量。

产品质量的提高对产品性能要求提高，例如车灯模具：汽车大灯模具的精加工：用双转台五轴联动机床加工，由于大灯模具的特殊光学效果要求，用于反光的众多小曲面对加工的精度和光洁度都有非常高的指标要求，特别是光洁度，几乎要求达到镜面效果。

采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。

采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。

在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。

随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。

现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。

卧式多轴数控专用铣床的用途及其结构与配置槽的铣削加工，采用数控方式控制梯形槽的宽度，具有多个刀具同时加工能力，有效提高加工效率。

只要把所需加工参数输入控制平台，即可实现自动加工，编程方便，操作简单。

本机床系柔性数控加工机床，可适应多品种批量生产。

本机床可替代激光及其它工艺对石油筛管的割缝加工，其特点是：效率高、成本低。

卧式多轴数控专用铣床主要有底座、立柱、横梁、主轴箱、支承座、冷却系统、气动系统、电气系统等组成。

1.机床底座采用整体焊接结构，经热时效处理，精度稳定。

机床底座是整台机床的安装基础，立柱等其它部件均安装于底座上，合理的焊接结构及刚性，可有效保证整台机床工作的稳定性。

2.卧式多轴数控专用铣床共安装有三个立柱，用于横梁的支承，每个立柱上均安装有一条滚柱型直线滚动导轨副，用于主轴箱上下移动的导向，滚柱型直线滚动导轨副结构简单，维护方便，其抗振性及精度保持性均优于普通导轨。

3.横梁安装于立柱之上，其上安装有两台伺服电机及滚珠丝杠副，用于主轴箱上下移动的驱动，由伺服电机经减速机减速通过滚珠丝杠副双侧同步驱动，响应好，定位精度高。

双侧同步驱动保证了主轴箱的平行移动，保证了主轴箱上下移动时的垂直度。

横梁上安装有压料缸，在加工过程中对工件进行压紧，保证加工过程中工件的稳定及减小振动。

个主轴上可安装一把刀具，主轴采用每相邻两主轴转向相反方式，可有效将加工过程中的纵向切削力抵消。

整个主轴箱的动力由两台大功率变频电机经齿轮传动输入，采用变频电机可方便于主轴转速的调整。

每个主轴上均安装有一个冷却喷嘴，在加工过程中对刀具进行冷却，充分的冷却可有效提高刀具的使用寿命。

5．支承座用于工件的支承作用，采用V型结构，保证支承的稳定性，当工件直径变化较大时可采用垫块方式调整，以保证足够的加工能力。

支承座具有摆角功能，摆动角度为6°以便于工件上窄下宽的加工切削。

配合V型支座的支承，主机前后配有辅助支承座以方便于工件的纵向输送。

五轴数控机床的组成及特点五轴数控机床的组成及特点引言：五轴数控机床（Five-axis computer numerically controlled machine tool）是一种高精度、高性能的机床，其具备了在多个方向上进行精细加工的能力。

它集机械、电子、自动化技术于一体，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域。

本文将深入探讨五轴数控机床的组成和特点，并针对不同方面进行分析。

一、五轴数控机床的组成1. 主轴与工作台：五轴数控机床的主轴负责旋转刀具，而工作台则用于固定被加工的工件。

主轴和工作台之间的配合关系是五轴加工的基础。

2. 五轴联动系统：该系统由五个坐标轴组成，分别是X、Y、Z轴和A、C轴。

X、Y、Z轴负责线性运动，而A、C轴则负责主轴的转动。

3. 数控系统：数控系统是五轴数控机床的核心控制部分，负责控制五轴实现复杂的加工运动。

它能够根据预先输入的程序指令自动控制机床运行，实现高精度的加工。

4. 刀库和自动换刀系统：五轴数控机床通常配备有多样的刀具，刀库可以存放不同类型和尺寸的刀具。

自动换刀系统能够根据加工需求自动更换刀具，提高生产效率。

5. 冷却系统：在加工过程中，五轴数控机床需要保持工作温度的稳定，以确保加工质量。

冷却系统能够通过喷水或喷油的方式冷却刀具及工件，有效地控制加工温度。

6. 监控系统：五轴数控机床通常配备有监控系统，用于实时监测和检测机床的工作状态和加工过程。

通过监控系统，操作者可以及时了解机床的运行情况，并进行必要的调整和干预。

二、五轴数控机床的特点1. 复杂加工能力：五轴数控机床能够实现在多个方向上同时进行精细加工，具备了对复杂曲面进行高精度加工的能力。

相比于其他数控机床，它可以大大提高加工效率和加工质量。

2. 灵活性和高效性：五轴数控机床具备较强的灵活性，可以适应多样的加工需求。

通过合理设置机床参数和调整加工路径，可快速完成不同形状和尺寸的工件加工，提高生产效率。

二、多轴机床的分类（一）多轴机床的分类以五坐标联动的铣削机床为例，从结构类型上看，分为双转台、双摆头、单摆头+单转台三大类，每大类根据机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。

以直线轴Z轴为例，对于立式设备来说，人们编程时习惯以Z轴向上为正方向，但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动、刀具相对向上移动为Z轴正方向移动；有些设备是工作台固定而主轴头向上移动、刀具向上移动。

在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中，不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响，但是对于多轴联动的设备来说就不同了，这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。

由于机床控制系统的不同，对刀具补偿的方式和程序的格式也都有不同的要求。

加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心。

3轴立式加工中心最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。

多轴数控加工中心具有高效率、高精度的特点，工件在一次装夹后能完成5个面的加工。

如果配置5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，非常适于加工汽车零部件、飞机结构件等工件的成型模具。

根据回转轴形式，多轴数控加工中心一般可分为以下几种方式：（1）双转台结构。

（2）双摆头结构。

（3）单摆头+单转台结构。

1.双转台结构（米克朗或哈默机床）双转台结构类型的机床是一个工作台做回转运动，另一工作台做偏摆运动，回转工作台附加在偏摆工作台上，随偏摆工作台的运动而运动，如图5-1-5所示。

其中，回转工作台通常称为机床的第5轴，而偏摆工作台称为机床的第4轴。

图5-1-6所示为一典型的双旋转工作台5轴联动铣床。

这种设置方式的多轴数控加工机床的优点是：主轴结构比较简单，刚性非常好，制造成本比较低。

但工作台一般不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转角度≥90°时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

双转台结构类机床的特征如下：（1）3个直线轴建立在笛卡儿坐标系上，符合右手法则。

第1章数控机床概述学习目标：数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。

本章主要讲述数控机床的基本概念、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。

本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。

1.1 数控机床的基本概念1.1.1 数控机床及其特点数控（Numerical Control，NC）——数字控制，用数字和符号构成的数字化信息自动控制机床运转的技术。

数控机床（Numerically Controlled Machine Tool ）——采用了数控技术的机床。

数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。

它与普通机床相比具有以下特点：（1）适应性、灵活性好（2）精度高、质量稳定（3）生产效率高（4）劳动强度低、劳动条件好（5）有利于现代化生产和管理（6）使用、维护技术要求高1.1.2 数控机床的组成数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。

此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置，自动工作台交换装置自动对刀仪，自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。

图1-1 数控机床的组成（1）控制介质是指将零件加工信息传送到控制装置中去的程序载体。

（2）数控系统是数控机床的核心。

（3）伺服系统是数控系统的执行机构之一，执行由CNC装置输出的运动指令。

（4）机床主体也称主机，它包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件。

（5）辅助装置是数控机床在实现整机的自动化控制中，为了提高生产效率、加工精度、还需要配备许多辅助装置，如液压和气动装置、自动换刀装置、自动工作台交换装置、自动对刀装置、自动排屑装置等。

1.1.3 数控机床的工作过程如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图样上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制命令，再通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。

多轴数控加工专业介绍一、引言多轴数控加工是一种先进的制造技术，它利用计算机控制系统对工件进行高精度加工。

本文将介绍多轴数控加工的基本原理、应用领域以及未来发展趋势。

二、多轴数控加工的基本原理多轴数控加工是基于数控技术的一种高级加工方式。

它通过计算机控制系统，实现对多个轴向的同时控制，从而实现对工件的复杂加工。

多轴数控加工系统通常由数控控制器、伺服电机、传感器等组成。

通过编程输入加工路径和参数，控制系统可以精确控制各个轴向的运动，实现高精度的加工。

三、多轴数控加工的应用领域1. 航空航天领域：多轴数控加工在航空航天领域中得到广泛应用。

它可以用于加工飞机发动机零部件、航天器结构件等复杂工件，保证其精度和质量要求。

2. 汽车制造领域：多轴数控加工在汽车制造中起到重要作用。

它可以用于加工汽车发动机缸体、曲轴、传动系统等关键零部件，提高汽车的性能和可靠性。

3. 电子设备领域：多轴数控加工在电子设备制造中有广泛应用。

它可以用于加工手机外壳、电脑零件等精密部件，提高产品的外观和质量。

4. 医疗器械领域：多轴数控加工在医疗器械制造中具有重要地位。

它可以用于加工人工关节、植入器械等高精度零部件，提高医疗器械的安全性和效果。

四、多轴数控加工的未来发展趋势1. 高速高效：随着科技的不断进步，多轴数控加工将越来越快速高效。

新一代的数控控制器和伺服系统将提供更高的运动速度和加工效率。

2. 智能化：多轴数控加工将越来越智能化。

通过引入人工智能技术，加工系统可以自动优化加工路径和参数，提高加工质量和效率。

3. 精度提升：多轴数控加工将实现更高的加工精度。

新的传感器技术和控制算法将提供更精确的运动控制和位置反馈，使加工精度得到进一步提升。

4. 多功能化：多轴数控加工将具备更多的功能。

例如，加工系统可以集成激光切割、激光焊接等功能，实现多种加工方式的无缝切换。

五、结论多轴数控加工是一种高精度、高效率的制造技术，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域。

什么是五轴机床什么是五轴机床随着国内数控技术的日渐成熟，近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。

在实际应用中，每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。

近几年随着我国航空航天、军事工业、汽车零部件和模具制造行业的蓬勃发展，越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。

但是，你真的足够了解五轴加工吗？五轴加工想要真正的了解五轴加工，首先我们要做的是要读懂什么是五轴机床。

五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在X、Y、Z，三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。

A、B、C三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式，以满足各类产品的技术需求。

而在5轴加工中心的机械设计上，机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式，以满足各种要求。

综合目前市场上各类五轴机床，虽然其机械结构形式多种多样，但是主要有以下几种形式：两个转动坐标直接控制刀具轴线的方向（双摆头形式）两个坐标轴在刀具顶端，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型摆头式）两个转动坐标直接控制空间的旋转（双转台形式）两个坐标轴在工作台上，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型工作台式）两个转动坐标一个作用在刀具上，一个作用在工件上（一摆一转形式）术语：如果旋转轴不与直线轴相垂直，则被认为是一根“俯垂型”轴。

看过这些结构的五轴机床，我相信我们应该明白了五轴机床什么在运动，怎样运动。

可是，这么多样化的机床结构，在加工时究竟能展现出哪些特点呢？与传统的三轴机床相比，又有哪些优势呢？接下来就让我们来看看五轴机床有哪些发光点。

5轴机床的特点说起五轴机床的特点，就要和传统的三轴设备来比较。

生产中三轴加工设备比较常见，有立式、卧式及龙门等几种形式。

常见的加工方法有立铣刀端刃加工、侧刃加工。

球头刀的仿形加工等等。

但无论哪种形式和方法都有着一个共同的特点，就是在加工过程中刀轴方向始终保持不变，机床只能通过X、Y、Z三个线性轴的插补来实现刀具在空间直角坐标系中的运动。

三轴、四轴、五轴加工中心、卧式加工中心的区别。

五轴加工中心、四轴、三轴加工中心区别、立式加工中心（三轴）最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。

目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展，工件一次装夹就可完成五面体的加工。

如配置上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。

立式五轴加工中心这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。

设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A 轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。

工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。

这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。

A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。

A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。

这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。

但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

另一种是依靠立式主轴头的回转（图）。

主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A 轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。

这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。

这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。

CNC数控3、4、5轴数控到底有什么区别？数控加工是在计算机控制下进行零件和产品的制造和加工。

数控加工涉及使用计算机数控(CNC)机床，通过自动去除材料的方式来对一块材料(即工件)进行整形和调整大小。

通常情况下，所使用的材料是塑料或金属，当去除完成后，成品或产品就已经生产出来了。

这个过程也被称为减法制造。

为了进行数控加工，计算机应用程序是用来控制机床的运动。

常见数控机床的类型数控加工过程包括最常见的铣削和车削，其次还有磨削、电火花加工等。

铣铣削是将旋转刀具用于工件表面，沿着3、4或5个轴移动。

铣削基本上就是对工件进行切割或修整，可以快速地用金属或热塑性塑料加工出复杂的几何形状和精密零件。

车车削是运用车床来制造包含圆柱形特征的零件。

工件在轴上旋转，与精密车削工具相接触，形成圆形边缘、径向和轴向孔、槽和沟槽。

数控加工的优势与传统的手动机加工相比，数控加工速度要快得多。

只要计算机代码是正确的，并符合设计，加工完的产品尺寸精度很高，误差很小。

数控制造是理想的快速成型制造方式。

它也可以用于制造最终使用的产品和组件，但通常只有在低批量的短期生产运行中才具有成本效益。

多轴数控加工数控铣削涉及去除材料使用旋转刀具。

要么工件保持静止，刀具移动到工件上，要么工件以预定的角度进入机床。

一个机器的运动轴越多，其成型过程就越复杂，速度也就越快。

三轴数控加工(3-axis CNC machining)三轴数控铣削仍然是最流行和广泛使用的加工工艺之一。

在3轴加工中，工件保持固定，旋转刀具沿x、y、z三轴切割。

这是一种相对简单的数控加工形式，可制造简单结构的产品。

它不适合加工复杂的几何形状或具有复杂组件的产品。

由于只能在三轴上切割，因此加工速度也可能比四轴或五轴数控慢，因为工件可能需要手动重新定位来获得所需的形状。

四轴数控加工(4-axis CNC machining)在四轴数控铣削中，第四轴被添加到切削刀具的运动中，允许绕x 轴旋转。