１　立式五軸數控加工中（zhōng）心的型式

      五軸加工因為多了兩個旋轉軸，因而具備了（le）一些三軸加工所沒（méi）有的優點，如生產率（lǜ）較高和（hé）較（jiào）短的設定（dìng）時間，而且極適合用於複雜幾何曲麵的（de）加工，如渦輪葉片（piàn）、葉輪和其他高附加值的產品。

      數控加工中心機構上的運動坐標係通常以（yǐ）右手直（zhí）角笛卡爾坐標係定義：Ｘ，Ｙ，Ｚ 三個線性移動軸和分別繞著Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸旋轉的Ａ，Ｂ，Ｃ 軸，線性軸依手指所指方向為正方向，旋（xuán）轉軸（zhóu）依手指指向的順時針為正方向，如圖１所示。所以五軸（zhóu）數控加（jiā）工中心泛指包含３個直線（xiàn）軸及２個旋（xuán）轉軸，可同時進五軸同步運動（dòng）加工的機器。因（yīn）為５軸數控加工中心具備５個自由度，若按旋轉軸的旋（xuán）轉方向不同來規劃（huá）刀具的切削移（yí）動（dòng）方向則可以配置出許多型式，見表１。從中歸納出的３種最基本的五軸立式加工中心的布局如圖２所示。

      因為五軸立式加工中心的旋轉軸配置方式不同，故加工特性也不同（tóng），應根據加工工件來（lái）選擇適當的（de）加工（gōng）中心，以避免加工困難和精度不夠。不同構型五軸立式加工中心的加工特性如下：

      （１）型式ａ：工作台傾斜（xié）型，即兩旋轉軸在工作台。①主軸可在Ｘ，Ｙ，Ｚ 三軸上（shàng）作移動，平台（tái）在Ａ，Ｃ 軸上可旋轉；②此型式為在一般三軸機器的平台上加裝傾斜與旋轉伺服機構，降低夾具成（chéng）本，是最經濟的方式，也是應用較普遍的機型；③主軸負載較小、剛性高，可承受重（chóng）切削；④沿Ｃ 軸動作，在環形和輪廓外形上有較（jiào）好（hǎo）的複雜曲麵加（jiā）工能力；⑤適用於中小型工件加（jiā）工，因為大型工件需要較大扭矩的旋轉移動平台；⑥實際（jì）加工時，隻需（xū）沿著Ｚ 軸就能輕鬆（sōng）進退刀，加工（gōng）傾斜麵及孔（kǒng）時，可用三（sān）軸加工進行程序設計，並可用刀具補償功能。

      （２）型式ｂ：主軸傾斜型，即兩旋轉軸在刀具軸。

      ①由主（zhǔ）軸（zhóu）頭在旋轉分度以及傾斜分度的動作來完（wán）成切削加工（gōng）；②因主軸具有５個（gè）自由（yóu）度，不適合重切（qiē）削；③適合大型工件（jiàn）加工，如汽車（chē）鈑金模具或航（háng）天零件。

      （３）型式ｃ：工（gōng）作台／主軸傾斜型（xíng），即兩個（gè）旋（xuán）轉軸分別在刀具軸及工作台，具有３個平移和１個旋轉自由度的主軸及一個旋轉平台。 

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      ２　五軸加工特性分析

      傳統三軸數控加（jiā）工中（zhōng）心隻有３個正交的Ｘ，Ｙ，Ｚ軸，刀具隻能沿著此三軸做線性平移，而使加工工件幾何形狀受限，而五軸（zhóu）數控加工中心多了２個旋轉軸（zhóu），在同步運動控製下（xià），允許刀具以適當的傾斜方向對工件加（jiā）工，銑刀經由刀軸方向改變而提高（gāo）表麵精度及（jí）提升（shēng）加工效率。圖３為三軸加（jiā）工中（zhōng）心在凹凸曲麵加工路徑中（zhōng）出現的幹涉。 

      圖４為三軸與五軸齒輪加（jiā）工模式比較。三軸聯動數（shù）控機床利用端（duān）銑刀銑削加工齒輪時，由於機床無法（fǎ）旋轉（zhuǎn）刀具（jù）軸向，隻能線性移動加（jiā）工銑削齒輪表麵輪廓，其表（biǎo）麵加工紋理如圖４（ａ）所示，在齒（chǐ）輪高速傳動時，兩齒麵（miàn）間（jiān）的摩擦會造成齧合運動不順暢且噪聲較（jiào）大，故該加工方式隻適用於低轉（zhuǎn）速機械傳動齒輪的加工（gōng）。采（cǎi）用五軸（zhóu）數控加工中心進行齒輪銑削加工時，因（yīn）刀具（jù）軸向可根據加工方式改變，也可規劃不同刀具進給方向或可規劃較小的刀具路徑間（jiān）距來滿足需求，可得到良好的加工結果，所以五軸加工較三（sān）軸（zhóu）加工效果好。

      ３　結論

      綜上所述，應用五軸加工的特點如下（見圖５）：①加工多個斜角（jiǎo）倒勾曲麵時，利用旋轉軸直接旋轉工（gōng）件可避免刀具（jù）幹涉，並節省校正精度的時間（jiān）；②采用（yòng）五軸加工方式及刀軸（zhóu）角度變化，可（kě）以避免刀（dāo）具頂點（diǎn）摩擦，延長刀具壽命；③使用（yòng）刀側（cè）切削可減少加（jiā）工道次，獲得最佳質量，提升加工效能；④當傾斜角很大時，可降低工件變形量（liàng）；⑤可減少使用各種成型刀，通常用一般刀具即能完（wán）成加工。