[五轴联动数控机床加工]五轴联动数控机床加工珠宝产品

【机械cax360第403期】五轴加工常用于高端制造，加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等。五轴机床可以不改变工件在机床上的位置，对工件的不同侧面进行加工，大大提高棱柱形零件的加工效率。

五轴，指x、y、z三个移动轴加任意两个旋转轴。相对于常见的三轴(x、y、z三个自由度)加工而言，五轴加工是指加工几何形状比较复杂的零件时，需要加工刀具能够在五个自由度上进行定位和连接。

0.1毫米的五轴加工

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日本大槙精机实现了轻量化加工极薄的金属样品，采用不锈钢（SUS316）材料加工成0.1mm的均匀厚度，用于燃料电池隔板等。

大槙精机用5轴控制加工中心（MC）双面切削厚1mm的不锈钢板实现的。而且钢板并非平板状态，其上还刻有文字、线及点状凹凸。一般而言，用切削法很难均匀加工出1mm以下的厚度。

这种薄件加工以往通常使用冲压工艺来完成，需要花费模具成本。而大槙精机通过逐张切削省去了模具。虽然切削每张的加工费用要比冲压高，但由于省去了模具，因此生产10张以下的话，成本仍可低于冲压。

大槙精机挑战了薄壁加工的极限，壁厚为0.3mm的管材制成的铝制进排气歧管便是典范。其他企业一般会考虑采用通过冲压加工分别制造各管，然后再焊接起来的方法或采用铸造方法。

但大槙精机却采用了切削加工技术均匀而稳定地削薄管壁，管道表面没有焊接等接合部分，非常光滑。采用该技术，汽车及航空部件等设计复杂并需要减轻重量的多种部件均可加工。

将一块铝锭加工成山地摩托头盔的资料，是大槙精机的三位工程师花费约150小时编程的结果，他们希望通过制造此头盔，将机器和软件发挥到极限。

这款摩托头盔口部附近的最小厚度仅为0.3mm，参加欧洲展会时，他们被F1赛车相关企业称为“做头盔的那家公司”，并因此获得了订单。

02 五轴加工技术

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▲五轴侧刃加工

利用刀具侧刃加工可以得到更加光滑的加工表面，适用于航空航天工业中复杂型腔工件的精加工。

▲三轴刀路编五轴刀路

“三轴转五轴”可简化五轴编程难度，提高编程速度，生成的五轴刀路快速安全可靠，无过切之忧。

▲刀具切削点控制

刀具切削点控制，可以在不改变任何参数的情况下，确保刀具的切削点和零件表面接触，避免切削陷阱。对指定区域，指定连接或区段连接之间的进给速度进行调控，最终使刀路切入工件时，更加的顺滑。

▲五轴联动开粗（效率高）

上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，精度提升了几个档次，这使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。

由此可见，五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。