五軸聯動數控機床怎麼轉動

1. 關於五軸聯動

來來來，板凳擺好，聽我來擺一擺。
首先「五軸」和「五軸聯動」是不能劃等號的。「五軸」是指機床工作台擁有五個運動軸，即XYZ三個直線運動軸和AB兩個旋轉軸。一般來說擁有這五個軸後基本上所加工的工件就無死角了，（除了工件裝夾在工作台上的那個面）例如，簡單的加工一個正方體（一個頂面，4個側面，一個底面），工件底面裝夾在工作台上，三軸機加工完了頂面，加工不到側面怎麼辦，只有拆下來翻面裝夾。但是五軸就不用拆，五軸有旋轉軸啊，頂面加工完，工作台偏轉90度，工件也隨之偏轉90度，使得側面朝上，不就能加工了嘛。第一個側面加工完，工作台的另一個回轉軸再回轉，使得工件的另一個側面又朝上，如此......
五軸存在的意義就在於，能實現有高精度要求的工件「一次裝夾，多面加工」，避免反復裝夾產生的誤差。
五軸中，2個回轉軸的展現方式也不一樣，上面我說的是屬於第二類的。
第一大類：立卧轉換式，旋轉軸在主軸上表現出來的，也就是主軸頭能擺動的。1.「主軸單擺+工作台回轉」；2.「主軸雙擺」。 這一類的特點是，主軸剛性差，不能重力切削，只適合外形精加工，優點是，能加工大型或巨型工件。第二大類：搖籃式，旋轉軸在工作台上表現出來的。「主軸不能擺動+工作台回轉和傾斜」。這一類的特點，主軸剛性好，能重力切削，但工件尺寸受工作台限制。

「 五軸聯動」，是指機床的這五個運動軸，在加工工件時能同時協調運動，所以又叫「五軸五聯動機床」。如果機床擁有五個軸，但是有一個或是兩個軸不能和其他軸同時動作，那麼這個機床就該叫「五軸四聯動」或是「五軸三聯動」。「五軸五聯動」比「五軸三、四聯動」高級多了。
五聯動機床目前國內還沒幾個廠家能搞出來，五軸機床能生產出的廠家倒是多。主要還是五聯動數控系統的問題，五個軸協調動作，它們的運動軌跡是一個非常復雜的計算過程，目前國內這種軟體還不成熟，目前市面上能售賣的進口五聯動系統只有「西門子」，售價在50W左右，還是屏蔽了很多的功能的，拿回來就只能玩玩，很多實用性的復雜工件系統都不支持，加工不了。所以只有花大價錢買人家的原裝整機。都是幾百上千萬的。

2. 五軸數控加工中心有哪些功能特性呢

五軸聯動CNC加工中心的優點及缺點

很多用戶都會感覺到五軸cnc加工中心是一種非常神奇的精密設備，在jungong領域，五軸加工中心起到了很關鍵的作用（螺旋槳、航空發動機等裝備製造），所謂五軸加工這里是指在一台機床上至少有五個坐標軸(三個直線坐標和兩個旋轉坐標)，而且可在計算機數控(CNC)系統的控制下同時協調運動進行加工。

a、繞X軸旋轉為A軸

b、繞Y軸旋轉為B軸

c、繞Z軸旋轉為C軸

常見五軸加工中心的介紹：立式五軸加工中心、卧式五軸加工中心

立式五軸加工中心，這類加工中心的回轉脊敬絕軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸。設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個回轉台，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸*小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。

缺點：工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於等於90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的承載力矩。

優點：主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，製造成本比較低。

另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。

缺點：工作台也可以設計的非常大，機身龐大，主軸的回轉結構比較復雜，製造成本也較高。

優點：主軸加工非常靈活，採用主軸回轉的設計，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作台回轉式加工中心難以做到的。

卧式五軸加工中心，此類加工中心的回轉軸也有兩種方式，一種是卧式主軸擺動作為一個回轉軸，再加上工作台的一個回轉軸，由主軸立、卧轉換配合工作台分度，對工件實現五面體加工，

缺點：主軸剛性差，但不作聯動，適合立、卧轉換的四軸加工中心不同加工要求。

優點：加工簡便靈活，主軸立式或卧轉簡單的換，製造成本低，非常實用。

另一種為傳統的工作台回轉軸，設置在床身上的工作台A軸一般工作范圍+20度至-100度。工作台的中間也設有一個回轉台B軸，B軸可雙向360度回轉。

缺點：工作台受限制，回轉軸結構比較復稿滾雜，價格也昂貴。

優點：轉軸也可配櫻姿置圓光柵尺反饋，分度精度達到幾秒，常用於加工大型葉輪的復雜曲面。

3. 數控機床的X，Y，Z軸分別指什麼方向的運動

標准坐標系的規定標准坐標系是一個直角坐標系，如圖所示，按右手直角坐標系規定，右手的拇指、食指和中指分別代表X、Y、Z三根直角坐標軸的方向。

旋轉方向按右手螺旋法則規定，四指順著軸的旋轉方向，拇指與坐標軸同方向為軸的正旋轉，反之為軸的反旋轉，A、B、C分別代表圍繞X、Y、Z三根坐標軸的旋轉方向。

(3)五軸聯動數控機床怎麼轉動擴展閱讀：

1、5軸聯動加工的優勢：

加工時無需特殊夾具，降低了夾具的成本，避免了多次裝夾，提高模具加工精度。

減少夾具的使用數量。

加工中省去許多特殊刀具，從而降低了刀具成本。

在加工中能增加刀具的有效切削刃長度，減小切削力，提高刀具使用壽命，降低成本。

2、5軸聯動的局限性：

相比3+2定位，其主軸剛性差。

有些情況不宜採用五軸方案，比如刀具太短，或刀柄太大，使任何傾斜角的工況下都不能避免振動。

相比3軸機床，加工精度誤差大。

網路——機床坐標系

4. 數控西門子五軸加工中心操作

立式加工中心（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，卧式加工中心藉助回轉工作台，也只能完成工件的四面加工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控制的方向發 展，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯動的高檔數控系統，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工. 立式五軸加工中心

這類加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸。設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。 工作台的中間還設有一個回轉台，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底 面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A 軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟體的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比 較簡單，主軸剛性非常好，製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於等於90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的承 載力矩。

另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以 上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作台也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加 工。這種設計還有一大優點：我們在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中心線垂直於加工面時，由於球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差， 採用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工 的歡迎，這是工作台回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構 比較復雜，製造成本也較高。
立式加工中心的主軸重力向 下，軸承高速空運轉的徑向受力是均等的，回轉特性很好，因此可提高轉速，一般高速可達1,2000r/min以上，實用的最高轉 速已達到4,0000轉。主軸系統都配有循環冷卻裝置，循環冷卻油帶走高速回轉產生的熱量，通過製冷器降到合適的溫度，再流回主軸系統。X、Y、Z三直線 軸也可採用直線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級以內。由於快速進給達到40～60m/min以上，X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多採用中心式冷卻，同主軸系 統一樣，由經過製冷的循環油流過滾珠絲杠的中心，帶走熱量。
卧式五軸加工中心

此類加工中心的回轉軸也有兩種方式，一種是卧式主軸擺動作為一個回轉軸，再加上工作台的一個回轉軸，實現五軸聯動加工。這種設置方式簡便靈活，如需要 主軸立、卧轉換，工作台只需分度定位，即可簡單地配置為立、卧轉換的三軸加工中心。由主軸立、卧轉換配合工作台分度，對工件實現五面體加工，製造成本降 低，又非常實用。也可對工作台設置數控軸，最小分度值0.001度，但不作聯動，成為立、卧轉換的四軸加工中心，適應不同加工要求，價格非常具有競爭力。

另一種為傳統的工作台回轉軸，設置在床身上的工作台A軸一般工作范圍+20度至-100度。工作台的中間也設有一個回轉台 B軸，B軸可雙向360度回轉。這種卧式五軸加工中心的聯動特性比第一種方式好，常用於加工大型葉輪的復雜曲面。回轉軸也可配置圓光柵尺反饋，分度精度達 到幾秒，當然這種回轉軸結構比較復雜，價格也昂貴。
目前卧式加工中心工作台可以做到大於1.25m2，對第一種五軸設置方式沒有什麼影響。但是第 二種五軸設置方式比較困難，因為1.25m2的工作台做A軸 的回轉，還要與工作台中間的B軸回轉台聯動確實勉為其難。卧式加工中心的主軸轉速一般在10,000rpm以上，由於卧式設置的主軸在徑向有自重力，軸承 高速空運轉時徑向受力不均等，加上還要採用較大的BT50刀柄，一般最高可達20,000rpm。卧式加工中心快速進給達到30～60m/min以上，主 軸電機功率22-40KW以上，刀庫容量按需要可從40把增加到160把，加工能力遠遠超過一般立式加工中心，是重型機械加工的首選。
加工中心大多可設計成雙工作台交換，當一個工作台在加工區內運行，另一工作台則在加工區外更換工件，為下一個工件的加工做准備，工作台交換的時間視工 作台大小，從幾秒到幾十秒即可完成。最新設計的加工中心考慮到結構上要適合組成模塊式製造單元（FMC）和柔性生產線（FMS），模塊式製造單元一般至少 有兩台加工中心和四個交換工作台組成，加工中心全部並排放置，交換工作台在機床前一字形排開，交換工作台多的可以排成兩行、甚至雙層設計。兩邊各有一個工 位作為上下工件的位置，其餘工位上的交換工作台安裝著工件等待加工，有一輛小車會按照系統指令，把裝著工件的交換工作台送進加工中心，或從加工中心上取出 完成加工的交換工作台，送到下一個工位或直接送到下料工位，完成整個加工操作。柔性生產線除了小車、交換工作台之外，還有統一的刀具庫，一般會有幾百把刀 具，在系統中存入刀具的身份編碼信息，再通過刀具輸送系統送進加工中心，並把用完的刀具取回，柔性生產線往往還需要一台FMS的控制器來指揮運行。

過去五軸加工中心多為德國、美國、曰本、義大利製造，令人欣喜的是今年3月在上海舉行的「中國數控機床展覽會」上，展出了多台國內生產的五軸加工中 心。如濟南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯動加工中心，工作台長6m,寬2m，採用立式主軸回轉，A軸轉角±100度，C軸轉角±200度，這個龐然大 物吸引了許多參觀者，它標志著中國數控機床工業達到了先進水平。上海第三機床廠、第四機床廠製造的立卧加工中心，工作台630mm2，採用高速內冷電主 軸，主軸可立、卧轉換，工作台可以360度等分，類似於上述簡單配置為立、卧轉換的三軸加工中心，可對工件實現五面體加工，盡管還沒有配置五軸，也非常實 用。
加工中心的發展與未來
現在加工中心逐漸成為機械加工業中最主要的設備，它加工范圍廣，使用量大。近年來在品種、性能、功能方面有很大的發展。品種：有新型的立、卧五軸聯動 加工中心，可用於航空、航天零件加工；有專門用於模具加工的高性能加工中心，集成三維CAD/CAM對模具復雜的曲面超精加工；有適用於汽車、摩托車大批 量零件加工的高速加工中心，生產效率高且具備柔性化。性能：普遍採用了萬轉以上的電主軸，最高可達6～10萬轉；直線電機的應用使機床加速度達到了3- 5g；執行ISO/VDI檢測標准，促使製造商提高加工中心的雙向定位精度。功能：糅合了激光加工的復合功能，結構上適合於組成模塊式製造單元（FMC） 和柔性生產線（FMS），並具有機電、通訊一體化功能。

領先一步的機床製造商正在構想2010年的「加工中心」，它將是萬能型的設備，可用於車、銑、磨、激光加工等，成為真正意義上的加工中心。全自動地從 材料送進，到成品產出，粗精加工、淬硬處理、超精加工，自動檢測、自動校正，將無所不能。設備將重視環保、節能，呈現出綠色製造業的標志。21世紀時代特 征的IT功能是絕對不可少的，設備將通過網路與外界交換信息，獲得最新的技術成果，人類的智慧將在高科技產品加工中心上得到充分的展現

5. 數控系統的五軸數控

具有五軸功能的數控機床可以以多種姿態實現工件與刀具間的相對運動，一方面可以保持刀具更好的加工姿 態，避免刀具中心極低的切削速度，也可以避免刀具和工件、卡具間的干涉，實現有限行程內更大加工范圍。 五軸功能也是衡量數控系統能力的重要指標。 對於具有轉台結構的五軸機床，工件與回轉工作台固結，即工件坐標系（WCS）與回轉工作台固結。當工作台旋轉後，工件坐標系（WCS）必須相應的旋轉。此後工件坐標系的X,Y,Z與原機床坐標系(MCS)XYZ方向不再一致，五軸插補演算法需要隨時自動完成工件坐標系的旋轉，保證正確的刀具運行軌跡，如下圖所示。
由於工件坐標系隨轉台一起旋轉，數控系統在手動操作模式下給用戶提供了選擇機床坐標系MCS還是工件坐標系WCS的機會。如果用戶選擇了WCS下的手動操作，而且WCS已經旋轉，則手動操作將按照旋轉後的坐標軸方向運動，以C軸轉台為例：如果C軸已由初始的0度，CCW旋轉45度後，用戶選擇WCS下手動X軸，數控機床的會XY軸聯動，走X-Y平面45度斜線，如圖1所示。上述行為對於工件的尋邊和手動定位加工很方便，不需要顧及轉台轉了多少度，只要依據圖紙上工件坐標系所示的方向操作即可。在自動加工模式下，所有的G92,G54-G59,G52都是在WCS下設定的，都會跟隨WCS旋轉而旋轉。
自動加工中值得注意：如果用戶在工件坐標系下編程，推刀前建議用戶使用G53回到MCS下，再按照MCS坐標系執行退刀動作；否則就要想清楚當前WCS與MCS的角度關系，例如：C軸為0度時與180度時WCS坐標系正好方向相反，進刀起始位置C為0度，XY為WCS絕對值正值的話，退刀位置時C為180度，再向回到起始點就要回到WCS絕對值負值了。如圖所示。

對於具有擺頭結構的機床而言，五軸數控系統在機床坐標系MCS中只關注控制點（擺頭回轉中心）的坐標， 而在工件坐標系WCS中五軸數控系統控制刀尖點坐標，如圖所示。結合WCS隨轉台旋轉，數控系統這樣控制行為使WCS下始終正確地反映刀具與工件間的相對位置關系，用戶可以安心對照工件圖紙，考慮WCS下工件編程即可，無須考慮機床結構。
五軸加工中，不論是刀具旋轉還是轉台轉動，都使刀尖點產生了XYZ的附加運動。五軸數控系統可以自動對這些轉動和擺動產生的工件與刀尖點間產生的位移進行補償，稱之為RTCP（圍繞刀尖點旋轉）控制功能。例如，大連光洋的GNC61採用G203起動該功能；在西門子840D中，使用TRAORI開啟RTCP；海德漢TNC530中，使用M128開啟RTCP。這樣用戶可以在五軸機床上，如同3坐標一樣的編程，可以適時加入調整刀具與工件間姿態調整的旋轉指令，而不需要考慮這些旋轉指令帶來的附加運動。
五軸編程中，推薦採用刀具相對於工件坐標系（WCS）的姿態矢量來表達工件與刀具的姿態關系。這樣處理的結果是用戶不必考慮五軸機床的具體類型和結構，相同的工件程序可以在不同類型的五軸機床上加工，所有與機床結構相關的坐標處理完全由五軸數控系統自動完成。
例如，840D採用（A3，B3，C3）來表達刀具矢量；大連光洋的GNC61採用（VX，VY，VZ）表示刀具在WCS下刀尖點指向控制點的姿態，對（VX，VY，VZ）向量長度無特殊要求。 據統計，世界范圍內，五軸機床真正用於五軸聯動加工僅佔5%，如葉輪、葉片、航空結構件等特殊零件；73% 用於五軸定向加工，如V型發動機缸體、模具製造等；五面體加工佔22%[1]，例如機床上的箱體結構零件。
840D中採用Frames的概念，描述空間斜面和坐標系。
TNC530中採用PLANE功能定義加工作業斜面。例如：採用空間角定義斜面：
N50 plane spatial spa+27 spb+0 spc+45 ... 空間角A：旋轉角SPA是圍繞機床固定X軸旋轉；空間角B：旋轉角SPB是圍繞機床固定Y軸旋轉；空間角C：旋轉角SPC是圍繞機床固定Z軸旋轉。除了空間角定義外，TNC530還支持投影角、歐拉角、三點等多種空間斜面定義。
GNC61在工件坐標系WCS下，設有G92坐標系，該坐標系負責對其上的用戶定義的坐標系整體偏移， 可以用來表達卡具的基準。在G92坐標系內，用戶可以定義G54, G55, G56, G57, G58, G59坐標系，可以用來表達同一卡具基準下的多個工件各自的坐標系。GNC61設計了程序局部坐標系G52，該坐標系位於G54-G59下，可以任意旋轉傾斜。在設定的加工程序中有效，一旦新載入程序，G52會自動清0。GNC61支持用戶在程序中直接定義G52（空間角）來指定一個傾斜的坐標系。此外GNC61還提供其他傾斜的坐標系定義的內建函數，包括：SG52_EULER，通過歐拉角的方式來指定G52旋轉坐標系；；SG52_2VEC，通過使用兩個矢量來定義加工面；SG52_3PT，通過三點的方式來指定G52旋轉坐標系。
此外在定義斜面的基礎上，五軸數控系 統還需要支持刀具自動定向到垂直於斜面的姿態。海德漢的TNC530有3種處理方式MOVE、TRUN、STAY。其MOVE模式在開啟RTCP的情況下，實現刀具自動定向，即保持刀尖點不動；TRUN模式下刀具自動定向，但不開啟RTCP，即刀具只擺動，不進行RTCP補償運動；STAY則表示不產生任何運動，但相應的所需的運動量被系統變數保存。大連光洋GNC61在自動加工模式下，GNC61支持兩種自動刀具定向指令：G200刀具自動垂直斜面非RTCP；G201 刀具自動垂直斜面帶RTCP。
通常在默認狀態下所謂五軸數控系統採用五軸直線插補，即將ABC增量等同直線增量進行插補。不論是否開啟RTCP五軸直線插補在都沒有直接約束刀具的側刃，可能造成側刃形成的零件尺寸和形貌不符合要求。為此，數控廠商往往還支持其他約束側刃的特殊的五軸插補。
5.1平面刀矢插補
在沖裁模具中，存在大量側壁保持平面的要求；航 空薄壁結構件也存在大量側壁傾斜要求的型腔銑削加工；焊接零件焊接坡口也有銑傾斜面的要求。840D提供ORIVECT，以及GNC61的G213都是上述功能。通常該功能自動啟動RTCP。
5.2雙樣條約束插補
即指定刀尖點的樣條曲線，再另一條約束刀具的樣條曲線，數控系統將完成兩樣條曲線約束的直紋面的插補。840D提供ORICURVE，以及GNC61提供的G6.3X都實現上述功能。
5.3圓錐插補
指定刀具矢量沿特定圓錐表面運行。該插補功能適合加工圓錐及空間斜面間圓錐過渡曲面。840D提供的即完成上述功能。
空間刀具半徑補償
對於五軸加工，RTCP起到了刀具長度補償的作用。而五軸的刀具半徑的補償可以在不修改五軸加工程序中工件表面坐標點的情況下，調整各種類型的刀具，均能保證工件表面形狀的正確。在FANUC最高級的30i系列數控系統和西門子高端的840D系統都支持上述功能。
五軸速度平滑
在五軸加工中，由於開啟RTCP，以及各種特殊的五 軸演算法，例如平面矢量插補、雙樣條約束插補等，都可能造成各直線進給軸速度的波動，這些波動有時會造成機床振動，影響零件表面加工質量，超過機床允許范圍。為此五軸數控系統需要對各軸速度進行平滑調整。目前FANUC最高級的30i系列數控系統和西門子高端的840D系統都支持上述功能。

6. 五軸聯動加工中心的詳細解說

如何正確的選擇五軸聯動加工中心
1、適用的加工對象

一般來說，真五軸聯動加工中心適合曲面加工，3+2軸加工中心適用於平面加工。

2、3+2五軸加工中心的優勢

3+2五軸加工中心可以使用更短的，剛性更高的切削刀具；刀具移動距離更短，程序代碼更少。而且刀具可以與表面形成一定的角度，主軸頭可以伸得更低，離工件更近。

3、3+2五軸加工中心的局限性

3+2五軸加工中心通常被認為是設置一個對主軸的常量角度。復雜工件可能要求許多個傾斜視圖以覆蓋整個工件，但這樣會導致刀具路徑重疊，從而增加加工時間。

4、真五軸聯動加工中心的局限性

相比於3+2五軸加工中心，其主軸剛性一般相對較差。而相比於三軸加工中心，加工精度誤差相對較大一些。所以有些情況不宜採用五軸聯動的方案，比如刀具太短，或刀柄太大，使任何傾斜角的工況下都不能避免振動。

5、真五軸聯動加工中心的優勢

真五軸聯動加工中心加工時無需特殊夾具，可以降低夾具的成本，避免多次裝夾，提高模具加工精度。也可以減少夾具的使用數量。加工中省去許多特殊刀具，從而降低了刀具成本。另外在加工中也能增加刀具的有效切削刃長度，減小切削力，提高刀具使用壽命，降低成本。