摘要：在《中國製造2025》明確（què）的（de）十大重點發展領域中（zhōng），高端（duān）多軸數控機床是重點發展（zhǎn）的新一代技術及高端（duān）製造（zào）裝備，其運用是強化（huà）工業基礎能力、提高工藝水平和產品（pǐn）質量的重要手（shǒu）段。本文由雅力士精機整理（lǐ）摘抄。大家可以參考閱讀。

        高端製造裝備應用目前主要以五軸加工中心為主，其工藝特點為加工工序高度集中，可在一次裝夾中完成多個麵的加工工序（xù），減少裝夾和校正次數，避免因裝（zhuāng）夾和校正造成的誤差，保證加工精度。同時，五（wǔ）軸加工中心還具備三軸加（jiā）工中心沒有的高柔性、高精度、高集成性（xìng）及全麵加工能力，使（shǐ）複（fù）雜零件的加工（gōng）變得更加容易，縮短加工（gōng）周期。但是，目前一台（tái）五軸加工中心的價格是普通加工中心的10倍左右，這（zhè）對中（zhōng）小型企業而言，配備（bèi）五軸加工中心具有一定的經濟壓力。文（wén）章以中小型企業現有裝備為基礎，就解決新型高精產品的加工問題進行分（fèn）析研究。

        一（yī）、多軸加工中心特點分析

        （一）多軸加工中心結（jié）構分析

        五軸聯動加工中（zhōng）心大多是“3+2”的結構，即（jí）x、y、z三（sān）個直線運動軸加上分別圍繞（rào）x、y、z軸旋轉（zhuǎn）的a、b、c三個旋轉軸中的兩個旋轉軸（zhóu）組成。按（àn）兩個旋（xuán）轉軸的組合形式來分，大體有（yǒu）雙轉台式、轉（zhuǎn）台加上擺（bǎi）頭式和雙擺頭式三種形式。這三種（zhǒng）結構分別決定了機床（chuáng）的規格和加工對象。其中，雙轉台結構的五軸聯動機（jī）床在運作時，工件需要在兩個旋轉方向運（yùn）動，因此，隻適合加工小型（xíng）零件，如小型整體渦輪、葉輪、小型精密模具等。雙軸台式（shì）五軸聯（lián）動機床結構簡單，價格相對（duì）低廉，因此也是數量最多的一類五軸聯動數控（kòng）機（jī）床，如（rú）圖1所示。

        （二）多軸加工工藝分析

        多軸加工是在三軸加工中心的基（jī）礎上（shàng），增加兩（liǎng）個旋轉軸，從而實（shí）現多軸聯動和（hé）旋轉軸輔助定向的加（jiā）工工藝。多軸聯動加工可同時實現（xiàn）1～3個直線（xiàn）軸和1～2個旋轉軸的聯動切削加（jiā）工，常用於空間多變、複雜形麵的切削，如葉輪、葉（yè）片等複雜形麵零件。多軸聯動加工增（zēng）加了旋（xuán）轉軸（zhóu）擺（bǎi）動的（de）頻率，擺動中工裝夾具及工件（jiàn）的（de）位置也會發生（shēng）變化，提高了（le）切削過程中發生碰撞的概率。除此（cǐ）以外，伴隨旋轉軸的轉動（dòng），各項切削參數也會隨之發（fā）生變化，導致切削效率和加工質量得不到保證。因此，在（zài）多軸加工中，除特殊零件（如葉輪）采用（yòng）多軸聯動進行（háng）加工外，更多地使（shǐ）用多軸定（dìng）向（xiàng）加工工藝，來提升多軸加工效率，保證切削參（cān）數的穩定性（xìng），提高零件加工質量。多軸定向加工利用兩旋轉軸（AB或（huò）AC）改變工件加工位置，通過三軸或四軸加工工藝完成對工件切削加工的工藝方案。多軸定向加工路徑編（biān）寫相比多軸聯動加工簡單，它隻需在原三（sān）軸刀路編寫的（de）基礎上改變加工刀軸即可實現，編程操（cāo）作簡單，加工過程（chéng）更易於控（kòng）製和掌握[2]。多軸定向加工在保持傳統三軸（zhóu）加（jiā）工優勢的同時，也展現了多軸機床的優點，是理想的數控加工工藝方法。

        二、實現多方向定位加（jiā）工結（jié）構分析

        普通加工中心在機械加工行業已基（jī）本普及，並具有一（yī）定的加工（gōng）能（néng）力。受裝備以及工藝的（de）限製，多（duō）數企業仍采用傳統工藝方案，難（nán）以勝（shèng）任（rèn）工序集中（zhōng）、高精度要求的（de）產品加工。想（xiǎng）要在現有設備上尋（xún）找突破口，可參考AC五軸加（jiā）工中心結構，通（tōng）過外部（bù）裝備來實現多軸定向加工（gōng）工藝，解決中小型企（qǐ）業在高複（fù）雜產品加工中的（de）難題。AC軸結構五軸加工（gōng）中心把工作（zuò）台設計成可繞X軸和（hé）Z軸雙向轉動，取代普通加工中心工作（zuò）台僅能在固定坐標軸實現雙向直線移動的（de）結構，擴大了產（chǎn）品加工的範圍。

        目前，不少企業配備了可旋轉動力頭A軸，它價錢便宜，僅是機（jī）床價格的1/20左右，對各中小（xiǎo）型企業（yè）而言不構成經濟（jì）壓力。把旋轉動力頭應用於機床結（jié）構改（gǎi）造中，將（jiāng）工作台麵上移到動力頭（tóu）旋轉中心，將增加一個（gè）可使工作台旋轉的A軸。機（jī）床增加可繞（rào）X軸旋轉工作平台，可滿足工件在Y軸向（xiàng）上所有部位的加工要求。如果工件加工部位較多，X軸向存在加工部位，可通過調整裝夾方案或（huò）增加工（gōng）裝夾具（jù）來滿足工件（jiàn）所有部位的加工要求。新的結構改變（biàn）了（le）傳統的三軸加工工藝方案，把加（jiā）工工序集中起來（lái），借助（zhù）旋（xuán）轉平台以及工裝夾具實現了（le）工件多方（fāng）向的快速定（dìng）位加工，減少了工件裝夾與校正次數，避免了（le）因操作失誤而導致加（jiā）工工件質量的下降。並且這種結構更易於實（shí）現複雜零（líng）件的（de）中小批量生產需求，有效解決（jué）了中小型企業麵（miàn）臨的（de）複雜銑削類零件的加工難題，同時（shí）也保證了（le）中小企業在高端設備發展背景下仍具有一定的競爭力。

        三、多方（fāng）向定（dìng）位加工的應用與操作

        （一）多方向（xiàng）定位加工設置與編程

        在普通加工中心中，實現多（duō）方向定位加工（gōng）主要借（jiè）助裝備來改變加工位置。由於不具備（bèi）五軸（zhóu）加工中心的刀（dāo）尖跟隨功能（RTCP），在加工位置（zhì）發生（shēng）改（gǎi）變時，需（xū）要人為地對加工位置原點進（jìn）行設置（zhì），並要求對應CAM軟件的編程原點。這種多向定位加工工藝在改變加工位置時，需要（yào）重新給定加工原點，並在機床G54-G59工（gōng）件坐標係中進行設置。

        采用常規三軸加工編（biān）程。編程時，要求編程原點（diǎn）必須與加工原點對應。對（duì）不同加工位置（zhì）進行編程時，無需隨加工位置的改變調整（zhěng）加工模型，可相應地在模型加工（gōng）位置增加與機床對應的坐標（biāo）係，采用常規三軸（zhóu）加工編程方法編寫（xiě）加工路徑，編程操作與常規操作相同，不改變（biàn）模型位置，各加工部（bù）位路徑不受影響，整個工（gōng）件加工編程更易於掌控。

        （二）多方向定位加工操作與應用加工工件、坯料是精鑄而成（chéng）的，著色部位為該工件加工位置，分布在多個加工方向（xiàng）。如果采（cǎi）用普通加工中心加工該工件（jiàn），按加工位置方向劃分，至少需要安排5次裝（zhuāng）夾（jiá）才（cái）能（néng）完成加工，並且每次裝（zhuāng）夾對工件的找正、分中、對刀等都存在一定的難度（dù）。因此，普通（tōng）加工（gōng）中心難以（yǐ）勝任此類（lèi）產（chǎn）品的加工要求。當（dāng）增加可繞X軸旋轉的轉動平台後，可通過平台轉動直接改變工件加工（gōng）位置。工件在加工時，采用如圖3所示的工裝裝夾，無需拆裝，可在一次裝夾中完成所（suǒ）有位置的加工，有效減少了裝夾次數，避免了因多（duō）次裝夾產生（shēng）的（de）誤差。同時，通過增加可（kě）旋轉平台集（jí）中加工工序，能有效解決受（shòu）產品結構影響而無法在二次裝夾中（zhōng）找到可靠（kào）定位和校正基準的難題（tí），充分體現（xiàn）了多軸加工工藝的優勢，完成了原加工中心無法完成的零件加工，較好地提升了普通（tōng）加工中心對產品加工的適（shì）應性。

        四、結語

        目前，絕大部分製造企業具備多方向定位加工機床結構改造條件。機床結構改造後，雖不能完全充當多軸（zhóu）加工設備使用，但能解決中小型企業複雜銑削類零件加工時遇到的難題，對沒有能力購置高端設備（bèi）的中小型企業來說，不失為保持（chí）競爭力（lì）的好辦法。比如，雅力士精機生（shēng）產的（de）各（gè）類簡易臥加，輪轂（gū）加工中心，臥式cnc加工中（zhōng）心，高速加工中心，龍門加工中心等等，均可根據需要加（jiā）裝四軸轉台，也可以加裝五軸（zhóu）轉台。龍門加（jiā）工中心可以配備雙向頭，從而實現多麵加工。充（chōng）分（fèn）利用係統的四軸五軸開放的功能（néng），從而（ér）實現公司產品加工的升級。