第一篇：(已修改)探討改進多軸機床加工方法

探討改進多少起床加工方法

摘要：隨著我國經濟飛速的發展，工業機械在工業產業的應用中非常廣泛。本文通過對現有多軸機床加工方法的研究，分析了多軸機床在運作過程中存在的問題，并針提出了主要改進措施和方向。

關鍵詞：工業機械多軸機床改進措施

數控機床對于現如今的現代化工廠來說，是最主要的生產制造設備。多軸數控機床比傳統機床在加工工藝上有更大的優勢，傳統加工機床正在慢慢都被數控機床替代。而其中五軸聯動加工中心是數控機床中加工技術最高的一種多軸數控機床。五軸數控機床在工業生產和制造上的應用非常廣泛，在航空航天，水利水電等這些產品的核心部件加工上更是如此。比如，航空發動機的整體葉輪，水利水電設備中的發電機轉子制造等。利用五軸數控機床，對這些高端零部件進行加工，能夠滿足這些零部件的精度要求，同時也會有更高的效率。

1.多軸數控機床的類型

目前我國五軸聯動數控機床，有立式，臥式和搖籃式，以及二軸Nc這幾個基本的種類，其中以立式和臥室為最常見的類型。這幾種不同類型的五軸數控機床，都有各自的優勢，也就是說，在對零部件加工過程當中，并沒有說某一個類型的設備是最好的，這要根據加工部件的形狀，對精度的要求等這些來進行合適的選擇。

1.1立式五軸加工中心

立式五軸加工中心有兩種不同形式的回轉軸，包括工作臺回轉軸以及工作臺，中間另設有一個回轉臺還讓另一個軸回轉的旋轉軸。

（1）工作臺回轉軸是指工作臺可以環繞x軸進行回轉，一般這種工作臺都是設置在機床的床身上，大部分情況下，這種回轉軸也可以稱之為直線軸，其工作范圍一般為30度至-120度左右。

（2）另外一種類型的回轉軸一般稱之為旋轉軸，這種為轉軸基本上都是360度回轉的。在第一個直線軸和第二個旋轉軸的共同作用下，除了工作臺面底部的，大部分工件以外，其余的五個面，均可以利用這種類型的機床進行加工。同時因為直線軸和旋轉軸的最小分度值為0.001度，所以，在加工時可以通過任意角度將部件或者是傾斜孔。1.2臥式五軸加工中心

臥式五軸加工中心也的回轉軸也有兩種形式，一種是主軸擺動，固定成為一個回轉軸，與工作臺上的，另一個回轉軸相互配合從而對部件進行立體加工。另外一種回轉軸相對來說傳統的回轉軸。這種回轉軸同樣設置在床身上，我的工作范圍是20度到-100度。其次，工作臺中間也是有一個旋轉軸，而且該旋轉軸可以進行雙向操作，回轉的角度為360度。2.多軸機床的優勢和加工特點（1）加工精度高

多軸數控機床不僅提高了加工工藝的有效性，同時，在加工零件的過程中，整個過程只需要一次裝夾，這在一定程度上更有效的保證了部件的加工精度。

（2）工裝夾具數量少占地面積小

多軸數控機床有一個非常明顯的優勢，那就是工裝夾具數量少，設備占地面積小。也正因為如此，在對機床設備的維護費用上也會有所減少，給企業節約了支出成本，提高了企業的經濟收益。

（3）能進行自由曲線及多面體復雜構件的加工

由于三軸數控機床一般是由三個直線軸構成的，所以，不能一次性加工完成連續并且平滑的自由曲面。而五軸數控機床本身的結構復雜，編程難度大，因此使得五軸數控機床在進行復雜程度較高的部件加工更有優勢。比如在航空發動機和汽輪機的葉片，或者孔位的殼體和模具加工時就不能夠通過三軸數控機床來進行。而且三軸數控機床在進行加工時位資角不能夠及時的進行轉變，在進行曲面加工復雜結構的加工就會出現加工不到位的情況，而五軸數控機床可以隨意調整位資角的角度，有效的避免這種現象的發生。

（3）生產周期短易于管理

采用多軸數控機床進行各種零部件的加工，能夠有效的縮短生產周期。而且由于所有的加工任務都只交給一個工作崗位，對于企業的生產管理帶來更高的效率。

（4）縮短新產品研發周期

由于我國航空航天和汽車行業的飛速發展，對零部件的成型形狀要求越來越高，精度要求也更為嚴格。而具有高柔性，高精度的多軸數控問題能夠有效的解決新產品的研發問題，包括零部件的加工精度和周期問題，為新品研發提供更好的幫助，使研發周期縮短，新產品研發成功幾率提高。

3.多軸數控機床加工技術存在的問題

雖然多種數控機床在加工技術上，遠遠比三軸數控機床的加工技術高，但是，就目前我國對多軸數控機床的研究和開發，還是存在不少的問題，跟國外先進的多軸數控機床相比，還存在著一些問題和不足，如果能夠將這些不足和問題加以研究和改進，就會使多軸數控機床的加工技術有進一步的提升。3.1非線性誤差和奇異性問題 五軸數控機床在運作過程中其動力學要比三軸機床復雜的多，由于五軸數控機床有旋轉坐標的存在，基于此，也就出現了跟旋轉坐標有關的非線性誤差問題。另外一個問題是奇異性問題，當奇異點處于極限位置時，那么，其附近的任何震蕩都會導致旋轉軸出現180度的翻轉。這種情況會導致嚴重的問題發生。非線性誤差這種問題的出現一般都是因為數控加工編程沒做好，因此降低編程誤差是有效的解決辦法。3.2五軸數控機床的機械誤差問題

由于五軸數控機床的結構和加工工藝上比三軸數控機床更為復雜，因此在加工過程中，對于誤差的保證，難度更大。要使五軸數控機床在加工過程當中有更高的精度和更高的效率，就必須要克服，數控機床本身的機械誤差，重復定位誤差以及機床中心數據誤差，基本上這些誤差都無法進行人為的干預和消除。4.改進多軸數控機床加工方案的具體措施 4.1減少編程誤差

數控加工編程是保證多軸數控機床能夠有效運作的基本條件，也是能夠保證加工零件的精確度和其他標準規定的根本。因此，在改進多軸數控機床加工方法的同時，要做好多軸數控機床的加工編程。可從多軸數控加工編程的具體步驟進行一一的改進和操作。

（1）首先根據模型定義切削策略

根據模型定義切削策略是保證部件加工后進度和準確度的基本條件，通過多軸加工的常用方法使刀位的軌跡保持在固定的設計上，同時在此過程中還要判斷和掌握刀位軌跡的長短和方向變化。

（2）控制刀軸

在對刀具軸線矢量控制時，盡量采用使都是軸線變化平穩的原則，保持切削載荷的穩定。（3）選擇合適的切削參數

在選擇切削參數時一定要考慮加工過程中的每一個因素，尤其是刀具和工件這兩個因素。根據加工部件的特性比如形狀，大小，切削性能等這些特點，選擇合適的刀具材料。然后根據直徑等各項參數，確定切削的速度，主軸的轉速以及切削的深度等。

4.2有效實施誤差補償方法

有效的降低五軸數控機床生產存在的各種誤差，那么就必須要針對不同類型的多軸數控機床對產生的誤差進行檢測，辨識，最后針對性的進行改進方案的設計和實施。以高壓鍋輪類機甲零件外形面島嶼上空間斜孔和沉頭孔加工為例。由于其中一組螺紋孔從零件外加工，而另外一組沉頭孔零件重新裝夾后從零件內加工。兩次加工存在著重復定位誤差可機械誤差等其他誤差。要解決這個問題可有以下方法。首先可以將機床的主軸利用數控程序擺放到加工空間位置上，沿主軸方向大表得到主軸位置與零件位置的周向偏差值并做好標記。其次，利用公式計算出空間偏差在坐標系中的補償值。最后，重新進行程序的運行。這種誤差補償法能效的降低多軸數控機床存在的差誤差。結束語：

由于多軸數控機床的復雜性較高，在使用過程當中仍然會存在一些問題，企業在多軸數控機床的應用上還要根據加工部件和機床本身的實際情況對多軸數控機床進行更加全面的研究與分析，為企業自身發展提供更有力的幫助。

參考文獻：

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第二篇：多軸加工技術

所謂多軸數控機床是指在一臺機床上至少具備第4軸。如四軸數控機床有3個直線坐標軸和1個旋轉坐標軸，并且4個坐標軸可以在計算機數控（CNC）系統的控制下同時協調運動進行加工。五軸數控機床具有3個直線坐標軸和兩個旋轉坐標軸，并且可以同時控制、聯動加工。與三軸聯動數控機床相比較，利用多軸聯動數控機床進行加工的主要優點如下。

（1）可以一次裝夾完成多面多方位加工，從而提高零件的加工精度和加工效率。

（2）由于多軸機床的刀軸可以相對于工件狀態，而改變，刀具或工件的姿態角可以隨時調整，所以可以加工更加復雜的零件。

（3）由于刀具或工件的姿態角可調，所以可以避免刀具干涉、欠切和過切現象的發生，從而獲得更高的切削速度和切削寬度，使切削效率和加工表面質量得以改善。

（4）多軸機床的應用，可以簡化刀具形狀，從而降低刀具成本。同時還可以改善刀具的長徑比，使刀具的剛性、切削速度、進給速度得以大大提高。

（5）在多軸機床上進行加工時，工件夾具較為簡單。由于有了坐標轉換和傾斜面加工功能，使得有些復雜型面加工，轉變為二維平面的加工。由于有了刀具軸控制功能，斜面上孔加工的編程和操作也變得更加方便。

由于增加了旋轉軸，所以與三軸數控機床相比，多軸機床的刀具或工件的運動形式更為復雜，主要有以下幾種形式。

第三篇：五軸聯動機床

五軸聯動機床

11月5日在上海新國際博覽中心結束的2006中國國際工業博覽會上，上海交通大學與上海電氣集團股份有限公司中央研究院、上海第三機床廠聯合開發的五軸聯動數控機床獲得2006中國國際博覽會創新獎。具有五軸聯動功能的開放結構高端數控裝備是發達國家禁止向中國出口的先進制造技術，也是我國獨立自主發展航空、航天、國防、汽車等行業所必不可少的先進裝備。

機械與動力工程學院王宇晗副教授與上海電氣集團股份有限公司中央研究院合作研究完成具有自主知識產權的開放式數控平臺，在此基礎上，研制了SE305M五軸聯動高檔數控系統產品。該系統是上海市首臺全國產化的五軸聯動高檔數控系統，在五軸聯動插補算法、微小線段的五軸聯動速度平滑技術、五軸聯動NURBS曲面高速加工運動控制技術等國家急需的關鍵技術上取得創新性的突破和應用，使上海的現代裝備制造業的技術水平向前邁進了一步。

那么什么是五軸聯動呢？五軸聯動：除同時控制 X、Y、Z 三個育線坐標軸聯動外．還同時控制圍繞這這些直線坐標軸旋轉的 A、B、C 坐標軸中的兩個坐標軸，形成同時控制五個軸聯動這時刀具可以被定在空間的任意方向．比如控制刀具同時繞 x 軸和 Y 軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度。

在傳統的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術的不斷發展，立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具加工中帶來好處非常明顯，但是如果用立式加工中心的話，其底面的線速度為零，這樣底面的光潔度就很差，如果使用四、五軸聯動機床加工技術加工模具，可以克服上述不足。

五軸機床發展的趨勢

首先是采用直線電機驅動技術。經過十幾年的發展，直線電機技術已經非常成熟。直線電機剛開發出來易受干擾和產熱量大的問題已經得到解決，而直線電機的定位技術，既在高速移動中快速停止，也有部分機床廠家采用阻尼技術給予解決。

直線電機的優點是直線驅動、無傳動鏈、無磨損、無反向間隙，所以能達到最佳的定位精度。直線電機具有較高的動態性，加速度可超過2g。采用直線電機驅動還具有可靠性高、免維護等特點。

其次是采用雙驅動技術。對于較寬工作臺或龍門架型式，假如采用中間驅動，實際無法保證驅動力在中心，輕易造成傾斜，使得動態性能較差。使用雙驅動，雙光柵尺，一個驅動模塊，就能使動態性能非常完美。一個驅動指令，雙驅同時工作，光柵尺來檢測兩點是否平衡，假如不平衡則通過不同指令使其達到平衡。當然，五軸聯動機床技術的發展還遠遠不止這些，許多技術在德馬吉的機床產品中都將會體現出來。

五軸聯動數控是數控技術中難度最大、應用范圍最廣的技術。它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體，應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。五軸聯動數控機床是發電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。國際上把五軸聯動數控技術作為一個國家工業化水平的標志

由于使用五軸聯動機床，使得工件的裝夾變得容易。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。采用五軸技術加工模具可以減少夾具的使用數量。另外，由于五軸聯動機床可在加工中省去許多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五軸聯動機床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。采用五軸聯動機床加工模具可以很快的完成模具加工，交貨快，更好的保證模具的加工質量，使模具加工變得更加容易，并且使模具修改變得容易。

當前，國產五軸聯動數控機床在品種上，已經擁有立式、臥式、龍門式和落地式的加工中心，適應大小不同尺寸的復雜零件加工，還有五軸聯動銑床和大型鏜銑床以及車銑中心等，基本涵蓋了國內市場的需求。精度上，北京機床研究所的高精度加工中心、寧江機械集團股份有限公司的NJ-5HMC40臥式加工中心和交大昆機科技股份有限公司的TH61160臥式鏜銑加工中心都具有較高的精度，可與發達國家的產品相媲美。在產品市場銷售上，江蘇多棱、濟南二機床、北京機電研究院、寧江機床、桂林機床、北京一機床等企業的產品，已獲得國內市場的認同。

國外五軸聯動數控機床是為適應多面體和曲零件加工而出現的。隨著機床復合化技術的新發展，在數控車床的基礎上，又很快生產出了能進行銑削加工的車銑中心。五軸聯動數控機床的應用，其加工效率相當于兩臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資，大大節約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉運輸時間及費用。市場的需求推動了我國五軸聯動數控機床的發展，CIMT99展會上，國產五軸聯動數控機床登上機床市場的舞臺。自江蘇多棱數控機床股份有限公司展出第一臺五軸聯動龍門加工中心以后，北京機電研究院、北京第一機床廠、桂林機床股份有限公司、濟南二機床集團有限公司等企業，相繼開發了五軸聯動數控機床。

第四篇：實驗二 機床加工方法認識實驗報告

實驗二 機床加工方法認識實驗報告

一.實驗目的1）了解常用機床的總體布局及主要技術性能

2)熟悉常用機床的用途及加工表面特征

3）了解機床主軸箱結構特點，了解操縱機構的工作原理

二.實驗內容

1）了解實驗室現有機床的名稱、用途。

2）理解常用機床的布局，刀具、工件的安裝方法。

3）掌握常用機床的運動特點，工件與刀具間運動關系。

三.實驗要求

1、寫出你在實驗室見到的其中至少5種機床名稱與型號。

2、分析、比較三種不同類型機床（車床、鏜床、鉆床）的加工工件特點（主運動，進給運動形式、主要用途，精度等）。

3、說明實驗室內幾種類型磨床的名稱，主要用于何種類型工件表面加工。

第五篇：五軸加工中心考察報告

五軸加工中心考察報告

為了提高數控技術專業人才培養的水平，也為了更好的滿足集團公司高技能培訓的需要，機電工程系五軸加工中心的采購計劃（載集團公司撥付的2000萬計劃內）。在項目的評估（審核）過程中，集團公司規劃部提出了?優先考慮國產設備?的要求，并推薦了南京四開電子企業有限公司（以下簡稱為南京四開）的產品SK12160。為了確保投資的效益和效果，充分體現?精益辦學?指導思想，特由李冬松、劉永久、王煒罡三名同志于4月7日-4月10日，通過‘北京國際機床展’對目標設備及潛在供應商進行了考察，通過考察主要掌握的信息包括：目標設備的功能和基本結構，目標設備的規格、性能、技術參數，目標設備的商品化的程度和在?一汽集團?的應用情況，潛在供應商的制造水平和資質。

詳細情況匯報如下：

一、目標設備的功能和基本結構：RTCP、RPCP、空間斜面預

置等功能均為目前主流五軸加工中心的必備功能，也是常用功能。但據南京四開公司的技術人員介紹此類功能無法在手工編程中使用，也就是說機床未內置上述功能。從機床的結構上看由于SK12160的C軸轉臺是以附件形式安裝在工作臺面上的（并以螺栓進行連接），而主流五軸加工中心的工作臺則是一體結構。由于結構上的原因，前者的精度保持性要明顯要差于后者。

結論：由于常用的五軸聯動功能的缺失，因此無法滿足

培訓和教學的需要，而且精度的保持性的好壞直接影響

未來開出實訓（培訓）課程的質量和數量。

二、目標設備的規格、性能、技術參數：在規格上南京四開的SK12160（1600×1200×1000）與其他主流設備(700

×500×500)相比要大一些，但受C軸轉臺規格的限制,因此在進行五軸聯動加工時實際行程會受影響。性能指

標上不同設備的定位精度差距較大，主流五軸加工設備的定位精度為0.004-0.006，而SK12160的定位精度為

0.01（三軸）、0.015（五軸）。其他技術參數的差異對

教學和培訓影響不大。

在實訓或培訓教學的過程中，加工精度的不足限制了對

于復雜精密實例的引用。

三、目標設備的商品化的程度和在?一汽集團?的應用情況：

南京四開的SK12160機床目前只有三臺售出，因此產品的成熟程度有待于進一步驗證。目前一汽集團現有的五

軸數控加工中心均為國外（德國、日本、意大利）進口的產品，因此從培訓與崗位需求的對應性上來說，小規

格的進口設備更有優勢。

四、潛在供應商的資質：德馬吉（德國企業、一汽采購平臺

供應商）、森精機（日本企業）、菲迪亞（意大利企業、）

上述主流加工中心主要指：

NMV5000DCG由森精機生產的車銑符合五軸高速加工中心DMCmonoBLOCK400 由德馬吉生產的高速五軸加工中心

SK12160 南京四開電子企業有限公司生產的五軸加工中心