如何選擇非金屬五軸加工中心

隨著我們的生活水平的不斷提高，高端產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)都離不開五軸加工中心，五軸加工中心的使用也越來越多。比如：汽車生產(chǎn)制造、汽車模型制作、衛(wèi)浴產(chǎn)品加工、高檔家具生產(chǎn)制造等。

五軸聯(lián)動(dòng)即除同時(shí)控制 X、Y、Z 三個(gè)坐標(biāo)軸外，還同時(shí)控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A、C 坐標(biāo)軸，形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)，這時(shí)刀具可以被定在空間的任意方向。比如控制刀具同時(shí)繞 X軸和 Y 軸兩個(gè)方向擺動(dòng)，使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓曲面成垂直方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小工件表面的粗糙度。當(dāng)然一臺(tái)數(shù)控機(jī)床有五個(gè)聯(lián)動(dòng)軸并不能就此簡(jiǎn)單的稱之為五軸機(jī)床，同樣，一套數(shù)控系統(tǒng)能控制五個(gè)軸，也不能就此稱為五軸數(shù)控系統(tǒng)，判斷一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是不是五軸機(jī)床，首先要看其是否具備RTCP功能， RTCP是”RotationalTool Center Point”的縮寫，翻譯過來是“旋轉(zhuǎn)刀具中心”，業(yè)內(nèi)往往會(huì)稍加轉(zhuǎn)義為“圍繞刀具中心轉(zhuǎn)”，也有些人直譯為“旋轉(zhuǎn)刀具中心編程”。RTCP功能可以直接在機(jī)床上針對(duì)主軸刀具的空間長(zhǎng)度補(bǔ)償。

五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心一般由床身和控制系統(tǒng)兩部分組成，主軸、工作臺(tái)、機(jī)架、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成床身的主體部分，其中工作臺(tái)的大小、各軸行程范圍及機(jī)床電機(jī)功率等，構(gòu)成機(jī)床關(guān)鍵的特征規(guī)格，并成為選型的重要依據(jù)之一。

五軸的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

1)  自動(dòng)化程度高，一次裝夾，即能完成對(duì)工件的大部分或全部加工，保證了工件的加工精度，提高加工效率；  

2)  加工零件的質(zhì)量穩(wěn)定；  

3)  對(duì)加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，柔性高，靈活性好。

 簡(jiǎn)言之，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是，加工整體復(fù)雜工件時(shí)的輔助工作時(shí)間短，大大縮短了零件的加丁時(shí)間，為企業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用。

五軸的選擇：

結(jié)構(gòu)選擇：

五軸加工中心根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為龍門五軸加工中心及定梁定柱床身移動(dòng)五軸加工中心。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的性能和效率也不斷在提高。目前檔次較高的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備高效、高精度，適應(yīng)于復(fù)雜曲面的加工，但對(duì)機(jī)床整體就要求剛性好、精度高、穩(wěn)定性佳、數(shù)控系統(tǒng)反響速度快等功能。

龍門五軸加工中心工作臺(tái)承載能力大，而且不受上下工件的沖擊和其他因素影響而干涉機(jī)床的變形，**的優(yōu)點(diǎn)是工件夾裝方便，可以充分發(fā)揮工作臺(tái)的實(shí)際有效長(zhǎng)度來加工工件，因此可以加工更大尺寸的物品，如游艇底面、風(fēng)車葉輪、汽車模具等

床身移動(dòng)式五軸加工中心，它的工作臺(tái)移動(dòng)均勻、低速運(yùn)行時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象、有較好的定位精度、牽引力小、精度保持性好、壽命較長(zhǎng)、維修性強(qiáng)，但抗震和抗沖擊能力較差。因此床身移動(dòng)式五軸加工中心更適合工藝品、模具等精細(xì)產(chǎn)品的制作。

主軸：五軸加工中心主軸按旋轉(zhuǎn)軸分為單擺頭和雙擺頭，

雙擺頭五軸

兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸均屬擺頭類，B軸旋轉(zhuǎn)平面為ZX平面，C軸旋轉(zhuǎn)平面為XY平面。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合為一個(gè)整體構(gòu)成雙擺頭結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：加工過程中工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)，工件固定在工作臺(tái)上，加工過程中靜止不動(dòng)。適合加工體積大、重量重的工件；但因主軸在加工過程中擺動(dòng)，所以剛性較差，加工切削量較小。

單擺頭五軸

特點(diǎn)：加工過程中主軸只在一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)擺動(dòng)。

臺(tái)面：五軸加工中心大多可設(shè)計(jì)成單臺(tái)面或雙工作臺(tái)，雙工作臺(tái)即當(dāng)一個(gè)工作臺(tái)在加工時(shí)，另一工作臺(tái)則在加工區(qū)外更換工件，為下一個(gè)工件的加工做準(zhǔn)備，工作臺(tái)交換的時(shí)間視工作臺(tái)大小，從幾秒到幾十秒即可完成。

合適的CAM軟件：

采用合適的CAM軟件進(jìn)行編程的五軸加工技術(shù)可以為用戶提供更現(xiàn)實(shí)有效的策略來減少循環(huán)次數(shù)、減少加工步驟、提高表面質(zhì)量和加工質(zhì)量并延長(zhǎng)刀具壽命，這些對(duì)傳統(tǒng)的三軸加工來說是不可能的。

現(xiàn)在，越來越多的機(jī)床和控制器都可以適應(yīng)五軸銑削加工的要求，然而在CAM軟件方面，真正意義上的五軸聯(lián)動(dòng)加工卻沒有得到足夠的普及，有些用戶采取的仍是定位五軸加工（3+2）的方式，其中需要進(jìn)行繁雜的優(yōu)化。
定位五軸加工通過一套“三軸”系統(tǒng)來完成，第四和第五軸的加工定位在旋轉(zhuǎn)位置。其主要優(yōu)勢(shì)有：可有效利用較短的刀具、刀具伸出較少、切削較快、刀具壽命延長(zhǎng)、加工精度和表面精度提高，而這些只需創(chuàng)建一系列定位工作平面即可完成。另外，定位五軸加工所需加工步驟也較少，故節(jié)約了時(shí)間、降低了機(jī)床加工出錯(cuò)率、提高了機(jī)床利用率。
五軸聯(lián)動(dòng)加工
當(dāng)模具型腔較深且有很窄的部位需要加工時(shí)，如果仍采用定位五軸加工的三軸刀具路徑，相互干涉通常是難以避免的，與此同時(shí)，另外的某些區(qū)域可能又無法完全覆蓋到。這時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)加工必然是一個(gè)更好的選擇。
當(dāng)然，市場(chǎng)上不乏一些先進(jìn)的CAM系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠提供專業(yè)可靠的、真正意義上的五軸聯(lián)動(dòng)加工方案，比如星輝公司進(jìn)口英國萊康的ALPHACAM軟件、DELCAM公司的PowerMILL軟件、德國OPENMIND公司的HyperMILL軟件等，它們可使用戶在復(fù)雜曲面、實(shí)體和三維模型上創(chuàng)建連續(xù)五軸刀具路徑，并且刀具路徑都經(jīng)過自動(dòng)檢查和優(yōu)化，支持各種各樣的加工策略和所有刀具類型。
五軸聯(lián)動(dòng)加工的優(yōu)勢(shì)在于能使刀具進(jìn)給方向與工件表面連續(xù)保持合適的角度，以得到更好的表面質(zhì)量，還能更好地接近倒角，同時(shí)也提高了刀具壽命。刀具利用更經(jīng)濟(jì)、循環(huán)時(shí)間降低、一次性裝夾，這些都同樣節(jié)約了時(shí)間、減少了機(jī)床加工的出錯(cuò)率。

過去五軸加工中心多為德國、美國、意大利制造，令人欣喜的是近幾年在“中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)”上，展出了多臺(tái)國內(nèi)生產(chǎn)的五軸加工中心。如星輝數(shù)控展出的龍門式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，工作臺(tái)長(zhǎng)1200*2400mm，采用立式主軸回轉(zhuǎn)，A軸轉(zhuǎn)角±120°，C軸轉(zhuǎn)角±262°，這個(gè)龐然大物吸引了許多參觀者，它標(biāo)志著中國數(shù)控機(jī)床工業(yè)達(dá)到了先進(jìn)水平。