(已修改)探讨改进多轴机床加工方法

第一篇：(已修改)探讨改进多轴机床加工方法

探讨改进多少起床加工方法

摘要：随着我国经济飞速的发展，工业机械在工业产业的应用中非常广泛。本文通过对现有多轴机床加工方法的研究，分析了多轴机床在运作过程中存在的问题，并针提出了主要改进措施和方向。

关键词：工业机械多轴机床改进措施

数控机床对于现如今的现代化工厂来说，是最主要的生产制造设备。多轴数控机床比传统机床在加工工艺上有更大的优势，传统加工机床正在慢慢都被数控机床替代。而其中五轴联动加工中心是数控机床中加工技术最高的一种多轴数控机床。五轴数控机床在工业生产和制造上的应用非常广泛，在航空航天，水利水电等这些产品的核心部件加工上更是如此。比如，航空发动机的整体叶轮，水利水电设备中的发电机转子制造等。利用五轴数控机床，对这些高端零部件进行加工，能够满足这些零部件的精度要求，同时也会有更高的效率。

1.多轴数控机床的类型

目前我国五轴联动数控机床，有立式，卧式和摇篮式，以及二轴Nc这几个基本的种类，其中以立式和卧室为最常见的类型。这几种不同类型的五轴数控机床，都有各自的优势，也就是说，在对零部件加工过程当中，并没有说某一个类型的设备是最好的，这要根据加工部件的形状，对精度的要求等这些来进行合适的选择。

1.1立式五轴加工中心

立式五轴加工中心有两种不同形式的回转轴，包括工作台回转轴以及工作台，中间另设有一个回转台还让另一个轴回转的旋转轴。

（1）工作台回转轴是指工作台可以环绕x轴进行回转，一般这种工作台都是设置在机床的床身上，大部分情况下，这种回转轴也可以称之为直线轴，其工作范围一般为30度至-120度左右。

（2）另外一种类型的回转轴一般称之为旋转轴，这种为转轴基本上都是360度回转的。在第一个直线轴和第二个旋转轴的共同作用下，除了工作台面底部的，大部分工件以外，其余的五个面，均可以利用这种类型的机床进行加工。同时因为直线轴和旋转轴的最小分度值为0.001度，所以，在加工时可以通过任意角度将部件或者是倾斜孔。1.2卧式五轴加工中心

卧式五轴加工中心也的回转轴也有两种形式，一种是主轴摆动，固定成为一个回转轴，与工作台上的，另一个回转轴相互配合从而对部件进行立体加工。另外一种回转轴相对来说传统的回转轴。这种回转轴同样设置在床身上，我的工作范围是20度到-100度。其次，工作台中间也是有一个旋转轴，而且该旋转轴可以进行双向操作，回转的角度为360度。2.多轴机床的优势和加工特点（1）加工精度高

多轴数控机床不仅提高了加工工艺的有效性，同时，在加工零件的过程中，整个过程只需要一次装夹，这在一定程度上更有效的保证了部件的加工精度。

（2）工装夹具数量少占地面积小

多轴数控机床有一个非常明显的优势，那就是工装夹具数量少，设备占地面积小。也正因为如此，在对机床设备的维护费用上也会有所减少，给企业节约了支出成本，提高了企业的经济收益。

（3）能进行自由曲线及多面体复杂构件的加工

由于三轴数控机床一般是由三个直线轴构成的，所以，不能一次性加工完成连续并且平滑的自由曲面。而五轴数控机床本身的结构复杂，编程难度大，因此使得五轴数控机床在进行复杂程度较高的部件加工更有优势。比如在航空发动机和汽轮机的叶片，或者孔位的壳体和模具加工时就不能够通过三轴数控机床来进行。而且三轴数控机床在进行加工时位资角不能够及时的进行转变，在进行曲面加工复杂结构的加工就会出现加工不到位的情况，而五轴数控机床可以随意调整位资角的角度，有效的避免这种现象的发生。

（3）生产周期短易于管理

采用多轴数控机床进行各种零部件的加工，能够有效的缩短生产周期。而且由于所有的加工任务都只交给一个工作岗位，对于企业的生产管理带来更高的效率。

（4）缩短新产品研发周期

由于我国航空航天和汽车行业的飞速发展，对零部件的成型形状要求越来越高，精度要求也更为严格。而具有高柔性，高精度的多轴数控问题能够有效的解决新产品的研发问题，包括零部件的加工精度和周期问题，为新品研发提供更好的帮助，使研发周期缩短，新产品研发成功几率提高。

3.多轴数控机床加工技术存在的问题

虽然多种数控机床在加工技术上，远远比三轴数控机床的加工技术高，但是，就目前我国对多轴数控机床的研究和开发，还是存在不少的问题，跟国外先进的多轴数控机床相比，还存在着一些问题和不足，如果能够将这些不足和问题加以研究和改进，就会使多轴数控机床的加工技术有进一步的提升。3.1非线性误差和奇异性问题 五轴数控机床在运作过程中其动力学要比三轴机床复杂的多，由于五轴数控机床有旋转坐标的存在，基于此，也就出现了跟旋转坐标有关的非线性误差问题。另外一个问题是奇异性问题，当奇异点处于极限位置时，那么，其附近的任何震荡都会导致旋转轴出现180度的翻转。这种情况会导致严重的问题发生。非线性误差这种问题的出现一般都是因为数控加工编程没做好，因此降低编程误差是有效的解决办法。3.2五轴数控机床的机械误差问题

由于五轴数控机床的结构和加工工艺上比三轴数控机床更为复杂，因此在加工过程中，对于误差的保证，难度更大。要使五轴数控机床在加工过程当中有更高的精度和更高的效率，就必须要克服，数控机床本身的机械误差，重复定位误差以及机床中心数据误差，基本上这些误差都无法进行人为的干预和消除。4.改进多轴数控机床加工方案的具体措施 4.1减少编程误差

数控加工编程是保证多轴数控机床能够有效运作的基本条件，也是能够保证加工零件的精确度和其他标准规定的根本。因此，在改进多轴数控机床加工方法的同时，要做好多轴数控机床的加工编程。可从多轴数控加工编程的具体步骤进行一一的改进和操作。

（1）首先根据模型定义切削策略

根据模型定义切削策略是保证部件加工后进度和准确度的基本条件，通过多轴加工的常用方法使刀位的轨迹保持在固定的设计上，同时在此过程中还要判断和掌握刀位轨迹的长短和方向变化。

（2）控制刀轴

在对刀具轴线矢量控制时，尽量采用使都是轴线变化平稳的原则，保持切削载荷的稳定。（3）选择合适的切削参数

在选择切削参数时一定要考虑加工过程中的每一个因素，尤其是刀具和工件这两个因素。根据加工部件的特性比如形状，大小，切削性能等这些特点，选择合适的刀具材料。然后根据直径等各项参数，确定切削的速度，主轴的转速以及切削的深度等。

4.2有效实施误差补偿方法

有效的降低五轴数控机床生产存在的各种误差，那么就必须要针对不同类型的多轴数控机床对产生的误差进行检测，辨识，最后针对性的进行改进方案的设计和实施。以高压锅轮类机甲零件外形面岛屿上空间斜孔和沉头孔加工为例。由于其中一组螺纹孔从零件外加工，而另外一组沉头孔零件重新装夹后从零件内加工。两次加工存在着重复定位误差可机械误差等其他误差。要解决这个问题可有以下方法。首先可以将机床的主轴利用数控程序摆放到加工空间位置上，沿主轴方向大表得到主轴位置与零件位置的周向偏差值并做好标记。其次，利用公式计算出空间偏差在坐标系中的补偿值。最后，重新进行程序的运行。这种误差补偿法能效的降低多轴数控机床存在的差误差。结束语：

由于多轴数控机床的复杂性较高，在使用过程当中仍然会存在一些问题，企业在多轴数控机床的应用上还要根据加工部件和机床本身的实际情况对多轴数控机床进行更加全面的研究与分析，为企业自身发展提供更有力的帮助。

参考文献：

[1]杨金秀.改进多轴机床加工方法的探讨[J].中国科技博览, 2013:196-196.[2] 刘英学, 李忠宝.改进多轴机床加工方法的探讨[J].哈尔滨轴承, 2008, 29(1):35-36.[3] 邱立伟.多轴数控机床综合误差建模与补偿的研究[D].长春工业大学, 2011.

第二篇：多轴加工技术

所谓多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。如四轴数控机床有3个直线坐标轴和1个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴，并且可以同时控制、联动加工。与三轴联动数控机床相比较，利用多轴联动数控机床进行加工的主要优点如下。

（1）可以一次装夹完成多面多方位加工，从而提高零件的加工精度和加工效率。

（2）由于多轴机床的刀轴可以相对于工件状态，而改变，刀具或工件的姿态角可以随时调整，所以可以加工更加复杂的零件。

（3）由于刀具或工件的姿态角可调，所以可以避免刀具干涉、欠切和过切现象的发生，从而获得更高的切削速度和切削宽度，使切削效率和加工表面质量得以改善。

（4）多轴机床的应用，可以简化刀具形状，从而降低刀具成本。同时还可以改善刀具的长径比，使刀具的刚性、切削速度、进给速度得以大大提高。

（5）在多轴机床上进行加工时，工件夹具较为简单。由于有了坐标转换和倾斜面加工功能，使得有些复杂型面加工，转变为二维平面的加工。由于有了刀具轴控制功能，斜面上孔加工的编程和操作也变得更加方便。

由于增加了旋转轴，所以与三轴数控机床相比，多轴机床的刀具或工件的运动形式更为复杂，主要有以下几种形式。

第三篇：五轴联动机床

五轴联动机床

11月5日在上海新国际博览中心结束的2006中国国际工业博览会上，上海交通大学与上海电气集团股份有限公司中央研究院、上海第三机床厂联合开发的五轴联动数控机床获得2006中国国际博览会创新奖。具有五轴联动功能的开放结构高端数控装备是发达国家禁止向中国出口的先进制造技术，也是我国独立自主发展航空、航天、国防、汽车等行业所必不可少的先进装备。

机械与动力工程学院王宇晗副教授与上海电气集团股份有限公司中央研究院合作研究完成具有自主知识产权的开放式数控平台，在此基础上，研制了SE305M五轴联动高档数控系统产品。该系统是上海市首台全国产化的五轴联动高档数控系统，在五轴联动插补算法、微小线段的五轴联动速度平滑技术、五轴联动NURBS曲面高速加工运动控制技术等国家急需的关键技术上取得创新性的突破和应用，使上海的现代装备制造业的技术水平向前迈进了一步。

那么什么是五轴联动呢？五轴联动：除同时控制 X、Y、Z 三个育线坐标轴联动外．还同时控制围绕这这些直线坐标轴旋转的 A、B、C 坐标轴中的两个坐标轴，形成同时控制五个轴联动这时刀具可以被定在空间的任意方向．比如控制刀具同时绕 x 轴和 Y 轴两个方向摆动，使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向，以保证被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，减小被加工表面的粗糙度。

在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。

五轴机床发展的趋势

首先是采用直线电机驱动技术。经过十几年的发展，直线电机技术已经非常成熟。直线电机刚开发出来易受干扰和产热量大的问题已经得到解决，而直线电机的定位技术，既在高速移动中快速停止，也有部分机床厂家采用阻尼技术给予解决。

直线电机的优点是直线驱动、无传动链、无磨损、无反向间隙，所以能达到最佳的定位精度。直线电机具有较高的动态性，加速度可超过2g。采用直线电机驱动还具有可靠性高、免维护等特点。

其次是采用双驱动技术。对于较宽工作台或龙门架型式，假如采用中间驱动，实际无法保证驱动力在中心，轻易造成倾斜，使得动态性能较差。使用双驱动，双光栅尺，一个驱动模块，就能使动态性能非常完美。一个驱动指令，双驱同时工作，光栅尺来检测两点是否平衡，假如不平衡则通过不同指令使其达到平衡。当然，五轴联动机床技术的发展还远远不止这些，许多技术在德马吉的机床产品中都将会体现出来。

五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志

由于使用五轴联动机床，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高模具加工精度。采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。

当前，国产五轴联动数控机床在品种上，已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应大小不同尺寸的复杂零件加工，还有五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等，基本涵盖了国内市场的需求。精度上，北京机床研究所的高精度加工中心、宁江机械集团股份有限公司的NJ-5HMC40卧式加工中心和交大昆机科技股份有限公司的TH61160卧式镗铣加工中心都具有较高的精度，可与发达国家的产品相媲美。在产品市场销售上，江苏多棱、济南二机床、北京机电研究院、宁江机床、桂林机床、北京一机床等企业的产品，已获得国内市场的认同。

国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上，又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99展会上，国产五轴联动数控机床登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以后，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业，相继开发了五轴联动数控机床。

第四篇：实验二 机床加工方法认识实验报告

实验二 机床加工方法认识实验报告

一.实验目的1）了解常用机床的总体布局及主要技术性能

2)熟悉常用机床的用途及加工表面特征

3）了解机床主轴箱结构特点，了解操纵机构的工作原理

二.实验内容

1）了解实验室现有机床的名称、用途。

2）理解常用机床的布局，刀具、工件的安装方法。

3）掌握常用机床的运动特点，工件与刀具间运动关系。

三.实验要求

1、写出你在实验室见到的其中至少5种机床名称与型号。

2、分析、比较三种不同类型机床（车床、镗床、钻床）的加工工件特点（主运动，进给运动形式、主要用途，精度等）。

3、说明实验室内几种类型磨床的名称，主要用于何种类型工件表面加工。

第五篇：五轴加工中心考察报告

五轴加工中心考察报告

为了提高数控技术专业人才培养的水平，也为了更好的满足集团公司高技能培训的需要，机电工程系五轴加工中心的采购计划（载集团公司拨付的2000万计划内）。在项目的评估（审核）过程中，集团公司规划部提出了‚优先考虑国产设备‛的要求，并推荐了南京四开电子企业有限公司（以下简称为南京四开）的产品SK12160。为了确保投资的效益和效果，充分体现‚精益办学‛指导思想，特由李冬松、刘永久、王炜罡三名同志于4月7日-4月10日，通过‘北京国际机床展’对目标设备及潜在供应商进行了考察，通过考察主要掌握的信息包括：目标设备的功能和基本结构，目标设备的规格、性能、技术参数，目标设备的商品化的程度和在‚一汽集团‛的应用情况，潜在供应商的制造水平和资质。

详细情况汇报如下：

一、目标设备的功能和基本结构：RTCP、RPCP、空间斜面预

置等功能均为目前主流五轴加工中心的必备功能，也是常用功能。但据南京四开公司的技术人员介绍此类功能无法在手工编程中使用，也就是说机床未内置上述功能。从机床的结构上看由于SK12160的C轴转台是以附件形式安装在工作台面上的（并以螺栓进行连接），而主流五轴加工中心的工作台则是一体结构。由于结构上的原因，前者的精度保持性要明显要差于后者。

结论：由于常用的五轴联动功能的缺失，因此无法满足

培训和教学的需要，而且精度的保持性的好坏直接影响

未来开出实训（培训）课程的质量和数量。

二、目标设备的规格、性能、技术参数：在规格上南京四开的SK12160（1600×1200×1000）与其他主流设备(700

×500×500)相比要大一些，但受C轴转台规格的限制,因此在进行五轴联动加工时实际行程会受影响。性能指

标上不同设备的定位精度差距较大，主流五轴加工设备的定位精度为0.004-0.006，而SK12160的定位精度为

0.01（三轴）、0.015（五轴）。其他技术参数的差异对

教学和培训影响不大。

在实训或培训教学的过程中，加工精度的不足限制了对

于复杂精密实例的引用。

三、目标设备的商品化的程度和在‚一汽集团‛的应用情况：

南京四开的SK12160机床目前只有三台售出，因此产品的成熟程度有待于进一步验证。目前一汽集团现有的五

轴数控加工中心均为国外（德国、日本、意大利）进口的产品，因此从培训与岗位需求的对应性上来说，小规

格的进口设备更有优势。

四、潜在供应商的资质：德马吉（德国企业、一汽采购平台

供应商）、森精机（日本企业）、菲迪亚（意大利企业、）

上述主流加工中心主要指：

NMV5000DCG由森精机生产的车铣符合五轴高速加工中心DMCmonoBLOCK400 由德马吉生产的高速五轴加工中心

SK12160 南京四开电子企业有限公司生产的五轴加工中心