五軸機床的結構和分類
結構
五軸機床定義：具有五個運動軸，可以進行五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床。
五軸是哪五軸：直線軸是X、Y、Z三個，旋轉軸是A、B、C其中的兩個。
所有軸都是以加工的工件或機床的工作臺為參照系的笛卡爾坐標，符合右手定則。
第四軸：單旋轉機構中工作臺旋轉軸，或雙旋轉機構中的主動軸。
第五軸：單旋轉機構中主軸頭旋轉軸，或雙旋轉機構中的從動軸。
分類
雙轉臺、雙擺頭、轉臺+擺頭。
正交、非正交。
不同類型五軸機床的特點
1，雙轉臺五軸
特點——加工過程中工作臺旋轉并擺動，可加工工件的尺寸受轉臺尺寸的限制;主軸始終為豎直方向,剛性比較好,可以進行切削量較大的加工。
適于加工——體積小、重量輕的工件，例如電極，小型模具（塑料玩具模、鞋模、較小的燈模等）。
2，雙擺頭五軸
特點——加工過程中工作臺、工件均靜止；主軸在加工過程中擺動，所以剛性較差，加工切削量較小。
適于加工——體積大、重量重的工件，例如汽車保險杠、后橋等較大零件，輪胎模等。
3，轉臺+擺頭五軸
特點——加工過程中工作臺只旋轉不擺動，主軸只在一個旋轉平面內(nèi)擺動，性能介于雙轉臺五軸和雙擺頭五軸之間。
適于加工——體積、重量中等的工件，例如模型、燈模、大型葉輪、大型齒輪等。
五軸機床的操作
五軸機床操作特點
1，比三軸機床多了兩個旋轉軸，單位為度（°）。
2，旋轉軸的轉向： 主軸頭轉動的符合右手螺旋；工作臺轉動的符合左手螺旋。
3，偏心的雙轉臺或雙擺頭需要測定兩個旋轉軸的中心距。
4，有些旋轉軸需要校正初始位置。
5，擺頭需要測定擺長——擺頭旋轉軸軸線到主軸端面（或刀具刀尖）的距離。
6，雙轉臺需要測定轉臺高——旋轉工作臺表面到另一個旋轉軸軸線的距離,。
7，加工原點位置的選擇——與盡可能更多的旋轉軸的軸線重合的位置。
五軸機床操作步驟
雙轉臺：1，校正工作臺角度；2，測定第五軸旋轉中心坐標；3，測定轉臺高；4，Z軸對刀；5，校正工件；6，測定工件中心與第五軸旋轉中心偏差。
轉臺+擺頭：1，校正擺頭；2，測定擺長；3，測定第五軸旋轉中心坐標；4，校正工件；5，Z軸對刀；6，測定工件中心與第五軸旋轉中心偏差。
雙擺頭：1，第五軸對刀——校正主軸軸線（刀軸）；2，第四軸對刀——校正第五軸的旋轉平面；3，按照三軸加工操作方法裝夾工件，并對X、Y、Z軸對刀。
| 不同類型五軸機床操作的比較 |
| 五軸機床類型 |
加工原點 |
X軸 |
Y軸 |
Z軸 |
第四軸（主動軸或擺頭軸） |
第五軸（從動軸或轉臺軸） |
裝夾工件 |
特殊操作 |
| 雙轉臺 |
兩旋轉軸線交點 |
第五軸的旋轉中心X坐標 |
第五軸的旋轉中心Y坐標 |
第四軸軸線Z坐標 |
校正工作臺角度 |
校正工件角度 |
固定工件時保證工件中心與旋轉中心重合或測出工件中心與旋轉中心的差值 |
測量轉臺高 |
| 轉臺+擺頭 |
轉臺的中心線上 |
工件基準點Z坐標 |
校正擺頭（刀軸）角度 |
測量擺長 |
| 雙擺頭 |
工件上的基準點 |
工件基準點X坐標 |
工件基準點Y坐標 |
使第五軸在其旋轉平面內(nèi)轉動的角度 |
使主軸軸線（刀軸）平行于Z軸的角度 |
正常裝夾，與三軸加工一樣 |
五軸加工編程
工藝規(guī)劃
五軸銑加工分類：
3+2軸加工——定軸銑：在一個加工刀路中刀軸不變，也就是旋轉軸不運動；
五軸聯(lián)動加工：加工刀路中刀軸變化，旋轉軸參與聯(lián)動。
刀具選擇
1，盡可能選擇高速加工用刀具。
2，根據(jù)五軸加工的類型和加工對象的不同，選擇不同的形式刀具：
3+2軸加工——所有三軸加工可用銑刀均適用
五軸聯(lián)動加工——球銑刀、圓角端銑刀和圓形刀片的舍棄式銑刀（牛鼻刀）
葉輪、齒輪加工——錐度球銑刀、成型刀
缸體管道加工——錐度球銑刀、鼓形銑刀（棒棒糖銑刀）
工藝方案制定
原則：可加工，高質量，高效率
步驟：
1，機床選型。
2，安排工序。
3，確定加工方法：
一般原則：
粗加工、二粗、殘料粗加工——3+2軸加工
半精加工、精加工、清角加工——五軸聯(lián)動加工
針對不同的工件選擇加工類型：
5面體的粗、精加工——3+2軸加工
葉輪、齒輪、管道的粗加工——五軸聯(lián)動區(qū)域偏置加工
葉輪、齒輪、管道的精加工——五軸聯(lián)動區(qū)域加工、五軸聯(lián)動輪廓加工、五軸聯(lián)動等高線加工或五軸聯(lián)動曲面流線加工等
針對不同的加工面選擇加工方法：
矮側壁加工——刀軸跟隨壁的輪廓加工
高側壁加工——側傾刀軸（以避讓壁）等高加工
倒角加工——側傾刀軸輪廓加工
平直面精加工——曲面法向刀軸加工
自由曲面精加工——前傾/側傾（避免法向）刀軸加工
4，確定工藝參數(shù)。
5，編程，并制作工藝卡或程序單。
刀軸控制
固定方向——定軸銑。
由點或直線（曲線）控制——指向（遠離）點或直線或曲線。
由曲面控制——垂直、相切于控制曲面。
前傾/側傾——在其他刀軸控制方法基礎上前傾或側傾，或既有前傾也有側傾。
刀路驅動
刀路的驅動——生成加工刀路所參考的幾何圖形。
驅動的作用：
1，控制加工區(qū)域范圍；
2，控制刀路形狀和方向；
3，控制刀軸。
CAM軟件生成五軸加工程序的流程：
刀軸、投影矢量、驅動、驅動點、工件、加工面、接觸點、刀位點、刀路的關系：
后處理:
五軸程序的后處理與三軸程序的后處理的區(qū)別：
1，機床運動特性不同；
2，控制系統(tǒng)特性不同。
利用速度模式實現(xiàn)恒進給加工
恒進給加工：刀具接觸點相對于工件加工面的運動速度恒定。
常速模式： ，每個軸按照各自的分速度運動。
時間倒數(shù)模式：每個程序段的執(zhí)行時間為速度（F）值的倒數(shù)。
使用時間倒數(shù)模式的技巧：
1，設定驅動時，盡可能使驅動點等距。
2，編制加工刀路時，盡可能使刀路等步長（接觸點等距）。
3，定制后處理配置文件時：支持時間倒數(shù)模式輸出程序的要使用此模式；有恒曲面速度選項的，要選擇此功能。
4，不支持時間倒數(shù)模式輸出的CAM軟件，在做到1、2兩點的前提下，可以自己計算出加工一個步長的時間，取倒數(shù)，依此數(shù)據(jù)在程序中手工設定F值。
五軸編程實例
1，3+2加工
2，五軸球加工
3，五軸管道加工
4，四軸轉子加工
5，五軸葉輪加工
6，多軸后處理定制
深圳市華創(chuàng)智能設備有限公司