五轴加工 | 3轴加工中心与5轴加工中心的区别

　　3轴加工中心与5轴加工中心的区别

　　我来介绍一下当今切削加工技术中堪称最新的“5轴加工”。想必设计、制造机械零件的人都会听到过这个词。5轴加工意思是利用支持5轴加工的加工中心实施的切削加工。这样的加工中心也通称为“5轴加工机”或“5轴加工中心”。

　　通常的加工中心只能在X、Y、Z这三个轴上运动，因此也称为“3轴加工中心”。相对于此，5轴加工具有如下优点：节省 3轴加工中心花费时间实施的更换工序，能够缩短工序，能够实施3轴加工中心无法完成的加工。

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　　图1-1是3轴加工中心和5轴加工中心的内部区域的外观。3轴加工中心如此前介绍的那样，由固定工件的工作台和主轴构成。

　　机械加工中，3轴加工中心和5轴加工中心的外观比较主轴相对于工作台能够在左右方向（X轴）、前后方向（Y轴）、上下方向（Z轴）这三个轴向上移动。立铣刀安装在主轴上，在旋转的同时，沿三个轴向自由移动，切削工件。如前所述，由此能够实现包括 3D 加工在内的各种形状。

　　5轴加工中心是在X、Y、Z三个轴的基础上增加了两个旋转轴的机构。图 1-1 是典型的摇篮式5轴加工中心的结构。工作台可在两个轴的旋转方向上自由倾斜：绕X轴旋转方向（A轴）和绕Z轴旋转方向（C轴）。由于绕A轴旋转的机构像摇篮一样运动，所以名称为摇篮。

　　此外，还有在主轴侧附加单轴旋转功能或在主轴附加2轴旋转功能的情况（所谓的5面加工中心）。5轴加工中心有了这样的机构，究竟能做什么呢？我们来看一下具体动作的示意图吧。参见图1-2。

　　首先，如（1）所示，如果将工件直接放置在工作台上进行加工，则上表面与主轴正对。正好是能够切削涂红的表面的范围。如果在该状态下将 A 轴倾斜 90 度，则成为(2)的状态。在(1)的状态下无法切削的面与主轴正对而能够切削。

　　进而，如果将 C 轴倾斜 90 度，则成为(3)的状态，能够加工下一个表面。如果在该状态下继续旋转 C 轴，则可以连续不断地加工其他面。也就是说，只要安装上工件，就能在该状态下对除了底面之外的所有面进行加工。由此能够省略更换工序，有望因缩短工序而缩短加工时间，提高加工精度。

　　当然，5轴加工中心可以旋转的不仅是图1-2那样的90度。A轴和C轴均能设置为任意的角度，A轴和C轴能够单独旋转。此外，A 轴、C 轴和 X、Y、Z 五个轴可以同时动态运动。

　　通常的5轴加工中心的使用方法是将A轴和C轴倾斜一定角度进行加工→倾斜到下一个角度进行加工，移动主轴时会事先停止旋转轴。这种加工方法称为“固定5轴加工”或“分度5 轴加工”。

　　相对于此，同时移动包括旋转轴在内的所有轴的加工方法称为“5轴联动加工”。所谓叶轮等就是只能进行5轴联动加工的形状。

　　此外，5轴加工中心还有C轴高速旋转、具备能够像车床那样进行车削加工的功能的机型。

　　机械加工中，5轴加工中心的特征