五轴数控加工指南

五轴加工行业年复一年地持续增长，年复合增长率超过6％。这引起越来越多的人提出这样的问题：“什么是5轴加工？”

这个问题最直接的答案是——能够一次移动5个轴上的刀具或零件的机器，这使得加工非常复杂的零件成为可能。再加上以下几个因素促成了5轴加工的广泛采用：

· 推动单一设置加工（有时称为“Done in one”），缩短交货时间并提高效率

· 通过倾斜刀具或工作台避免与刀架发生碰撞的能力，从而更好地进入零件几何形状

· 由于倾斜刀具/工作台以保持最佳的切割位置和恒定的切屑负载，所以延长了刀具寿命和周期时间

那么，究竟有哪5轴？

当使用3轴机床时，我们可以沿着X轴和Y轴移动刀具，同时使用Z轴上下移动。通过5轴加工，用户可以获得两个额外的旋转轴，这些旋转轴用字幕ABC来定义，A绕X轴旋转，B围绕Y轴旋转，C围绕Z轴旋转。由此我们可知还有6轴机器的存在，但通常添加第六轴并不会带来额外的好处，所以五轴配置更为常见。

关于轴标签的另外一个注意事项是：在立式加工中心中，X轴和Y轴位于水平面内，而Z轴位于垂直面内；在卧式加工中心中，Z轴和Y轴是相反的。

5轴的配置

5轴机床的特定配置决定了它所使用的三个旋转轴中的哪两个，它可以有AB、AC或BC的任意组合变化，这就涉及到五轴机器的类型。常见的有耳轴式机器和旋转式机器。

耳轴式机器以A轴（围绕X轴旋转）和C轴（围绕Z轴旋转）操作，而旋转式机器以B轴操作（围绕Y轴旋转）和C轴（围绕Z轴旋转）。耳轴式机器中的旋转轴通过工作台的移动来表示，而旋转式机器通过旋转主轴来表示它们的旋转轴。

这两种款式都有其独特的优势。例如，耳轴式机器提供更大的工作量，因为不需要补偿旋转主轴占用的空间；另一方面，旋转式机器可以支撑较重的零件，因为工作台总是水平的。

5轴控制软件

5轴控制软件对5轴机床的运行无疑起着决定性的作用。选择合适的CAD / CAM软件包对于充分利用您的机器至关重要。

当你进行高速5轴加工时，机床上的伺服驱动器和响应时间对于避免加工时的短路或过冲非常重要，机器中的控制器必须能够以足够快的速度处理数据。同时，创建5轴程序的软件必须能够创建出色的平滑代码，以便机器能够顺畅地运动

5轴工具感应

高生产率是5轴加工的好处，但也增加了出错的风险，例如使用损坏的刀具或错误的刀具。减少这些错误的一种方法是选择一种工具检测系统。

避免5轴碰撞

当涉及到创建5轴刀具路径时，通常需要在更高的速度和进给速度下进行折衷，并最大限度地降低碰撞的风险。目前市场上有很多的软件工具可以帮助消除这种情况。通过相应的碰撞避免软件，可以加载零件和工具的三维模型，并且程序会在工具每移动一次，以查看它是否会遇到任何问题时提前看到。

为什么选择5轴？

5轴加工和3+2轴加工的区别

3 + 2 等于5，但 3+2 轴加工不等于5轴加工。前者涉及沿所有五个轴连续调整切削工具，以保持切削刃与零件的垂直切削。而在使用3 + 2轴加工时，在第4轴和第5轴上刀具保持静止时执行3轴铣削程序。正因为如此，3 + 2 轴加工有时被称为位置五轴加工。

5轴加工零件

连续5轴加工超过3+2轴加工的主要优点是速度，因为后者需要在刀具的每次重新定向之间停止和启动，而前者不需要。但两者理论上都能加工出相同的效果。

3+2轴加工零件

另外值得一提的是，3+2 轴加工最大的优势是它不需要像五轴机床那样大的前期投资，因此工厂通常将它用作从3轴加工到5轴加工的过渡。随着5轴机器变得越来越小，价格更便宜，这种做法正在减少。

5轴加工的好处

除了在文章开头提到的节约时间、获得精确的切削角度、延长刀具使用寿命等特点，5轴加工还有更多显著的优点。

更好的工件表面光洁度

轮廓几何上的5轴功能可改善工件表面光洁度。使用3轴机床进行加工时需要更长的交货时间，因为它们需要非常小的切割才能生成可在5轴机床上提供的相同表面光洁度。5轴加工使得零件更接近切削工具。从而产生的振动较少，工件表面光洁度也由此得到了改善。

提高精度和刀具寿命

5轴加工通过减少设置来提高精度。更多的设置意味着更多的潜在错误空间。有些工作甚至可以在一个设置中完成，大大降低了出错的风险。同时使用更短的刀具可延长刀具寿命。五轴机床可使机头更接近切刀表面。这允许使用更高的切削速度，这最终导致随着振动减小而延长刀具寿命。

节省资金

通过节省用户时间，5轴机器也可以直接省钱。提高刀具寿命意味着需要更少的刀具，提高准确性意味着降低代价高昂的错误风险。5轴机床还有许多其他方法可以为您节省费用，包括减少占地面积，提高灵活性和主轴使用率，减少昂贵夹具的需求以及降低库存投资。

总之，尽管五轴机床的前期是一项昂贵的投资，但支出总额的减少与其他优势的结合使其成为很多厂商的明智选择