什么是五轴数控机床？

机械加工行业不断适应市场需求。始终需要速度、容量、准确性和熟练的劳动力，以及减少人为错误的参与。对于所有行业和商店规模来说都是如此。现代技术需要更复杂的零件，这在几个方面都显而易见。为了满足这些需求，我们开发了新机器，特别是 5 轴机器。 5 轴数控机床 使用加工中心的 X、Y、Z、A 和 B 轴。这使得工具能够到达零件的五个侧面，而无需额外的设置。要描绘 5 轴运动，请在您面前握住一个物体。将笔尖接触物体，但稍微远离物体。左右、上下摆动物体。同时向上、向下、从一侧到另一侧、向内和向外绘制笔。这演示了 5 轴机器如何移动和加工零件。本文涵盖了工作机制的核心细节、优缺点以及最大化 5 轴数控机床效率的实用技巧.

1. 5轴数控机床如何工作？ 

5轴数控机床是一种根据给定的数字指令进行操作的CNC（计算机数控）机床。顾名思义，它可以使切削刀具和工件在五个轴上移动或旋转，即X、Y、Z、A、B方向。它们是 X、Y 和 Z 方向的三个线性运动以及 A 和 B 方向的两个旋转运动。该机器可以准确地制造出预期的零件，并可以生产复杂的结构。此外，5 轴机床还配有（GD&T 标注）系统，可在单次操作中创建基准组件。此外，该技术还最大限度地减少了设置数量和过多的体力劳动需求。关于轴；

● A 轴通常沿 X 轴方向转动，从而允许工具倾斜。

● B 轴绕 Y 轴旋转，以实现结构垂直轴上的旋转。

● 在复杂的操作中，角度的变化可以从-120度到120度。

● Z 轴用于垂直平面运动，因此控制深度。

● 由于工件可以同时在所有方向上移动，因此可以实现复杂的 3D 形状和轮廓。

然而， 5轴机器 应用于航空航天、汽车和医疗行业。它们有助于创建低至 +/-0.005 英寸的小公差零件。优化操作 5 轴数控机床有多个步骤。

1.1.设计阶段 

该过程首先生成零件的虚拟 3D 模型。工程师和设计师使用计算机辅助设计软件，例如 SolidWorks 或 Autodesk Inventor。 3D 模型以绝对比例复制了具有所有尺寸和特征的预期零件。 CAD 软件还有助于在实际生产零件之前将零件可视化。在这个阶段，设计师可以对设计进行修正和调整。 3D 模型的高精度对于进一步的 CNC 加工至关重要。然后将完成的模型导出为其他程序可以处理的文件格式。该模型用作对工件进行的实际加工过程的指南。

1.2.转换为G代码 

然后将零件的 3D CAD 模型传输到 CAM 软件。 CAM 软件将 3D 模型转换为 G 代码。 G代码是一组用计算机语言编写的用于加工的指令。该代码包含有关进给率、速度和刀具路径的信息。 G代码提供了加工过程中准确、标准的操作。此步骤有助于缩小实际设计与设计的物理实现之间的差距。将模型正确转换为 G 代码对于在模型上进行正确的加工至关重要。

1.3. G代码说明 

G代码决定切削刀具沿X、Y和Z方向的运动。它还控制工作台在A和C方向上的移动。然后，数控机床会严格执行这些指令。 G 代码中的每一行都与机器的特定动作或运动相关联。该代码还确保该工具正常运行并且不会不稳定。此外，它还有助于形成复杂的形式和特征。这些指令是一个接一个地执行的。正确编程 G 代码对于获得正确的结果至关重要。

1.4.机加工工艺 

然后 CNC 机床开始根据输入的 G 代码进行加工。切削刀具沿着规划的路径旋转以创建零件。可以转动工作台以接触到零件的不同侧面。该运动是并行实现的，以保证材料消除方面的最佳效果。机器的高精度体现了整个过程的特点。传感器和反馈系统监督加工操作。自动进行修正以确保读数尽可能准确。最后一部分按照设计师的意图进行精确测量。

2. 如何最大限度地发挥五轴数控机床的效率？

5 轴加工的优化就是规划和使用最有效的技术。以下是帮助您充分利用 5 轴加工操作的关键策略：

2.1.收集综合信息 

收集尽可能多的信息以在 3 轴加工和 5 轴加工之间做出决定。确保客户提供给您的数据准确无误。仔细查看零件，以确定是否有必要进行预测试以达到所需的精度水平。进行成本评估以确定哪种加工技术更便宜。这意味着适当的初始规划有助于制定正确的决策。

2.2.利用模拟软件 

确保仿真软件经过优化，可以在将流程从 CAD 系统转移到机器之前检查流程。仿真有助于确定 5 轴加工中不易想象的干扰区域。该软件可以精确控制刀具长度、干涉和零件尺寸。这样的策略可以节省大量用于纠正错误的资金并保证效率。

2.3.创新工件夹持技术 

修改您的工件夹持策略并使用减少设置和搬运操作数量的方法。通过创新的工件夹具解决方案，可以更方便地接触零件的各个侧面，从而提高产量。现代方法可提高产品的精度和总体质量。优化工件夹持过程可以在很大程度上提高生产率。

2.4.优化工具选择 

选择专为 5 轴加工（尤其是高速加工）制造的刀具。我们的想法是使零件的最后一步尽可能自动化。合适的工具可以使工作变得更轻松，并为所加工的产品提供高质量的表面处理。进行加工操作时使用专用工具可以显着改善您的工作结果。

2.5.实施动力学分析 

之后，将进行动力学分析以提高每个部件的精度。此分析可帮助您确定切削刀具末端相对于轴旋转点的方向。为了获得更好的结果，应在精密应用之前进行动力学分析。它有助于增强加工工艺并获得所需的规格。

2.6。拥抱技术进步 

技术的进步使得五轴加工的应用不断增加。根据要完成的工作和设定的生产目标来选择加工设备。确保您与客户携手合作，确定他们的期望并确定最合适的机器。利用当前技术更新自己对于确保在市场上具有相关性至关重要。

应该采取的步骤是积累所有必要的数据、使用模拟程序、开发新的工件夹持方法、选择最合适的工具以及计算动力学参数。采用技术解决方案并了解客户的需求有助于始终提供优质服务。

3. 5 轴耳轴与 5 轴耳轴旋转：CNC 配置和操作方式的差异 

让我们评估一下这两种风格之间的区别；

3.1.耳轴样式：

耳轴式 5 轴数控机床的 A 轴绕 X 轴旋转，C 轴绕 Z 轴旋转。这种布置使得机头能够固定，同时工作台平移以迎合旋转轴。它在容量和吞吐量、无需移动机器头的情况下去极化的能力以及零件复杂形状所需的底切方面表现良好。

3.2.旋转方式：

相比之下，旋转旋转样式需要 B 轴绕 Y 轴旋转，C 轴绕 Z 轴旋转。在加工过程中，工作台保持水平。此设置有助于加工重要零件并使用短刀具来提高加工率。

4. 不同类型的五轴数控机床

5 轴 CNC 机床适用于需要速度和优化操作的流程。这些机器有多种类型，回转轴的位置主要决定类型。

4.1.头/头配置 

在这种 5 轴 CNC 机床类型中，旋转轴包含在机床头部。这种设计减少了刀具与机床主轴头接触的机会，因为 5 轴配置是在另一个工作台上完成的。加工过程涉及顶点以旋转或平移方式移动，而工作台固定以支撑工件。

Head/Head CNC 机床在生产大型零件时非常高效，因为它们可以在操作过程中围绕特定物品移动。然而，这种设计可能对沿旋转轴的范围有限制。

4.2.工作台/工作头配置 

另一方面，工作台/头部配置的旋转轴位于头部和工作台上。头部有一个旋转轴，并且由于组件位置的原因，它的运动量很小。然而，工作台上的旋转轴可以向任意方向自由旋转，这使得对材料进行类型操作更加容易。

工作台/头部设置的另一个优点是始终存在零件循环；因此，诸如喋喋不休之类的问题不太可能发生。然而，工作台上的旋转轴存在限制，这限制了可以高效制造的零件类型。

这些配置旨在满足制造业的各种要求，为准确有效地执行加工任务提供最佳解决方案。

5.五轴数控加工的优点

5 轴 CNC 加工具有多种优势，使其在现代制造中不可或缺。以下是 5 轴 CNC 加工的一些优势，使其成为当代制造业的基本技术：

1. 简化的设置和操作： 这与传统的加工技术不同，传统的加工技术需要多套设备来制造单个零件；五轴数控加工可以同时加工工件的五个面。这减少了设置时间并允许一次性创建复杂的形状。

2. 复杂形状的多功能性： 5轴加工有额外的轴；通过这些轴，机器可以到达较小轴无法到达的位置和平面。此功能对于零件几何形状非常复杂的行业非常有用。

3. 提高准确性和一致性： 由于有几个点可以进行手动调整和设置，因此 5 轴 CNC 机床可能会在加工过程中顺利进行。这导致为后续制造操作生成相同质量和尺寸的零件。

4. 高效材料去除： 这是因为在整个加工过程中可以最大限度地利用刀具，从而实现高切削速度和材料去除率。这种效率反映在周期时间和制造成本等参数中。

5. 卓越的表面光洁度： 因此，由于工件始终位于切削刀具周围的良好位置，因此 5 轴加工可提供更好的表面光洁度。这意味着不需要进行其他精加工过程，从而减少了成本和时间。

6. 成本效益和生产力： 5 轴 CNC 加工在初始阶段可能会很昂贵，但从长远来看，它会更便宜，因为消除了设置时间，刀具具有更长的循环时间，并且很少或没有废品。它还增加了总产量，因为它可以在多个阶段同时制造零件。

6.五轴数控加工的缺点 

同样，与其他制造技术一样，5 轴数控加工也有其优势。

1、初期投资高： 购买 5 轴 CNC 机床并培训人员如何使用机床的初始设置成本很高。然而，对于其他加工技术，初始阶段的硬件、软件和培训成本可能会更高。

2.复杂的编程要求： 正如所观察到的，在 5 轴数控机床上工作意味着在空间维度和要遵循的工具中工作。因此，有必要定义工具的空间尺寸和路径。为了获得更好的结果，人们应该对 CAD/CAM 软件和机器的功能有足够的了解。

3. 熟练劳动力要求： 但是，应该注意的是，使用 5 轴 CNC 机床的工作是由合格人员进行的。获取和管理有能力的员工的过程有时可能是一个挑战，因此运营成本很高。

4. 机器利用挑战： 为了充分利用它，必须非常熟悉 5 轴 CNC 机床的所有轴。这可能会导致机器无法提供培训或编程；因此，机器可能未得到充分利用。

5. 维护和服务需求： 还应该注意的是，由于安装在 5 轴 CNC 机床上的轴可能更容易磨损，因此可能需要频繁维修和调整。如果材料管理高效，这属于可用于生产的运营费用和时间。

6. 适应特定应用： 然而，必须注意的是，5 轴加工通常是有效的；然而，它不能用于所有类型的零件或材料。由于以下原因，一些几何形状或材料特性可能难以以传统方式加工。

五轴加工中心可以加工哪些类型的零件？

5 轴 CNC 加工主要应用于需要获得复杂形状和轮廓的零件。适合使用 5 轴加工加工的一些部件包括：

异型件 

通过常规工艺加工点、面、线等复杂几何形状的凹形零件时，无法施加均等的力。然而，5 轴加工通过使用多工位点使这一过程变得更加容易和精确，从而可以轻松切割此类形状。

盒式零件

在加工盒形零件时，由于需要多次夹紧和对准，传统的加工实践要求非常高。 5 轴机床可以同时在多个平面上运行，这在创建这些盒式组件时非常有用。

圆盘零件

5 轴 CNC 加工非常适合 UAV（无人驾驶飞行器）中使用的零件。特别适合板材类零件的加工，尤其是端面或径向分布孔的加工。它也是制作电机盖的理想选择。机器中孔的位置决定了使用卧式加工中心还是立式加工中心。

复杂曲面零件

汽车、船舶和能源行业需要具有普通数控机床无法实现的表面光洁度的零件。五轴加工应用于球体、涡轮发动机叶片、船用螺旋桨、叶轮等零件的生产。这是通过能够制造此类表面的机器的多个轴来实现的。

7. 从 CNC Yangsen 获取精密工程解决方案

CNCYangsen 为航空航天、医疗和电子行业提供高质量的 5 轴 CNC 加工服务。凭借先进的生产线和专业的团队，我们可以加工钛合金、航空铝、不锈钢、工程塑料等各种材料。我们使用符合 ISO 9001 标准的现代技术和质量保证措施来避免这种情况。

8. 常见问题解答

Q1.怎么样 五轴数控加工 有助于提高零件的精度？

这些系统实时控制加工参数，线性尺寸的变化程度低至±0—005毫米，角度特征的变化程度低至±0.1度。

Q2。 5 轴 CNC 技术可以加工哪些类型的材料？

我们的专长是钛和铬镍铁合金等高强度材料、铝合金、不锈钢以及 ABS、PLA、尼龙和 Delrin 等其他工程级塑料。

Q3。阳森提供哪些表面处理选项？

凭借先进的模具和加工技术，CNCYangsen 可以提供 Ra 0.4 µm (16 µin) 的表面光洁度。此功能在高分辨率和低后处理级别的应用中非常方便。

Q4。 CNCYangsen如何保证五轴CNC加工质量？

在 CNC杨森，质量控制是在加工过程中的某个时刻检查产品的过程。我们还使用其他现代测量仪器（例如坐标测量机）来检查零件的测量结果并确保它们符合所需的标准。从产品设计到投放市场前的检验，这种对质量的承诺得到了很好的体现。