复合加工用的五轴联动头

随着国内数控技术的日渐成熟，近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中，每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。近几年随着我国航空航天、军事工业、汽车零部件和模具制造行业的蓬勃发展，越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。

五轴加工

想要真正的了解五轴加工，首先我们要做的是要读懂什么是五轴机床。五轴机床（5 Axis Machining），顾名思义，是指在X、Y、Z，三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。A、B、C三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式，以满足各类产品的技术需求。而在5轴加工中心的机械设计上，机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式，以满足各种要求。综合目前市场上各类五轴机床，虽然其机械结构形式多种多样，但是主要有以下几种形式：

1、两个转动坐标直接控制刀具轴线的方向（双摆头形式）：

2、两个坐标轴在刀具顶端，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型摆头式）：

3、两个转动坐标直接控制空间的旋转（双转台形式）：

4、两个坐标轴在工作台上，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型工作台式）：

5、两个转动坐标一个作用在刀具上，一个作用在工件上（一摆一转形式）：

五轴机床的特点

说起五轴机床的特点，就要和传统的三轴设备来比较。生产中三轴加工设备比较常见，有立式、卧式及龙门等几种形式。常见的加工方法有立铣刀端刃加工、侧刃加工。球头刀的仿形加工等等。但无论哪种形式和方法都有着一个共同的特点，就是在加工过程中刀轴方向始终保持不变，机床只能通过X、Y、Z三个线性轴的插补来实现刀具在空间直角坐标系中的运动。所以，在面对下面这些产品时，三轴机床效率低、加工表面质量差甚至无法加工的弊端就暴露出来了。

而与三轴数控加工设备相比，五联动数控机床有以下优点：

1. 1. 保持刀具最佳切削状态，改善切削条件

如上图，在左图中三轴切削方式，当切削刀具向顶端或工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。而要在此处也保持最佳切削状态，就需要旋转工作台。而如果我们要完整加工一个不规则平面，就必须将工作台以不同方向旋转多次。可以看见，五轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0的情况，获得更好的表面质量。

1. 2. 有效避免刀具干涉

如上图，针对航空航天领域内应用的叶轮、叶片和整体叶盘等零件，三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求。而五轴机床就可以满足。同时五轴机床还可以使用更短的刀具进行加工，提升系统刚性，减少刀具的数量，避免了专用刀具的产生。对于我们的企业老板来说，意味在刀具成本方面，五轴机床将会给您省钱了！

1. 3. 减少装夹次数，一次装夹完成五面加工

如上图可以看出五轴加工中心还可以减少基准转换，提高加工精度。在实际加工中，只需一次装夹，加工精度更容易得到保证。同时五轴加工中心由于过程链的缩短和设备数量的减少，工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少。这意味着您可以用更少的夹具，更少的厂房面积和维护费用，来完成更高效更高质量的加工！

1. 4. 提高加工质量和效率

如图，五轴机床可以采用刀具侧刃切削，加工效率更高。

5.缩短生产过程链，简化生产管理

五轴数控机床的完整加工大大缩短了生产过程链，可以使生产管理和计划调度简化。工件越复杂，它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。

6.缩短新产品研发周期

对于航空航天、汽车等领域的企业，有的新产品零件及成型模具形状很复杂，精度要求也很高，因此具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五轴数控加工中心可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题，大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。

等等…

综上所述，五轴机床实在是有太多太多优点，但是五轴机床刀具姿态控制，数控系统，CAM编程和后处理都要比三轴机床复杂的多！同时，我们说到五轴机床，就不得不说真假五轴的问题，我们都知道真假五轴最大的区别在于RTCP功能，然而何谓RTCP，它是怎么产生的又该如何应用？下面我们带您区分真五轴与假五轴。

五轴联动是数控术语，联动是数控机床的轴按一定的速度同时到达某一个设定的点，五轴联动是五个轴都可以。五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。

如何区分真假五轴？

可一次性完成零件的五面加工,减小重复装夹次数，提高加工精度，节约时间。对于复杂零件多次装夹需要重新寻找基准坐标，会影响加工的定位精度。用五轴联动机床一次定位后能完成全部加工。高效并高精完成复杂零件的一次加工。可完成空间曲面的加工，减小对设计、加工工艺的限制，提高产品的整体性能。特别是对叶轮等复杂曲面，由于三轴设备刀具会与零件干涉。而使用五轴联动机床就能很好的避免。

利用刀轴可控性，让刀具的侧刃切削，提高效率及表面质量，延长了刀具寿命。

五轴机床可以灵活的调整刀具与工件的角度，五轴机床可以采用刀具侧刃切削，加工效率更高。同时减少刀具的磨损。

在模加工中可对深腔，深槽进行加工，节约加工成本具。

缩短新产品研发周期。

对于试制的零件不适合大批量分工艺批量加工，用五轴机床能大幅缩短产品试制时画的时间。

RTCP，在高档五轴数控系统里，认为RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是我们常说的刀尖点跟随功能。在五轴加工中，追求刀尖点轨迹及刀具与工件间的姿态时，由于回转运动，产生刀尖点的附加运动。数控系统控制点往往与刀尖点不重合，因此数控系统要自动修正控制点，以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。业内也有将此技术称为TCPM、TCPC或者RPCP等功能。其实这些称呼的功能定义都与RTCP类似，严格意义上来说，RTCP功能是用在双摆头结构上，是应用摆头旋转中心点来进行补偿。而类似于RPCP功能主要是应用在双转台形式的机床上，补偿的是由于工件旋转所造成的的直线轴坐标的变化。其实这些功能殊途同归，都是为了保持刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点不变。

拥有RTCP技术的机床（也就是国内所说的真五轴机床），操作工不必把工件精确的和转台轴心线对齐，随便装夹，机床自动补偿偏移，大大减少辅助时间，同时提高加工精度。同时后处理制作简单，只要输出刀尖点坐标和矢量就行了。像我们之前说的那样，在机械结构上，五轴数控机床主要有双摆头、双转台、一摆一转等结构。

对于有RTCP功能的机床，控制系统为保持刀具中心始终在被编程的位置上。在这种情况下，编程是独立的，是与机床运动无关的编程。当您在机床上编程时，不用担心机床运动和刀具长度，您所需要考虑的只是刀具和工件之间的相对运动。余下的工作控制系统将为您完成。

而对于不具备RTCP的五轴机床和数控系统是怎么解决直线轴坐标偏移这个问题呢？我们知道现在国内很多五轴数控机床和系统都属于假五轴，所谓假五轴，其实就是指不带RTCP功能的机床。真假五轴，既不是看长相也不是看五个轴是否联动，要知道假五轴也可以做五轴联动。假五轴的区别主要在于其没有真五轴RTCP算法，也就是说假五轴编程需要考虑主轴的摆长及旋转工作台的位置。这就意味着用假五轴数控系统和机床编程时，必须依靠CAM编程和后处理技术，事先规划好刀路。

同样一个零件，机床换了或者刀具换了，都必须重新进行CAM编程和后处理。并且假五轴机床在装夹工件时需要保证工件在其工作台回转中心位置，对操作者来说，这意味着需要大量的装夹找正时间，且精度得不到保证。即使是做分度加工，假五轴也麻烦很多。而真五轴只需要设置一个坐标系，只需要一次对刀，就可以完成加工。

HOLD WELL推出了复合加工用的五轴铣头(五轴头)，从而可将现有的三轴联动机床变为五轴联动机床

三轴加工中心五轴改造用五轴铣头

编程控制摆头旋转，可实现任一角度加工的角度铣头、角度头、五轴铣头功能

编程控制绕Z轴旋转，可实现任一装夹方向加工的角度铣头、角度头、五轴铣头功能，C轴范围为360°

角度精度为0.01°和重复精度为0.005°

可实现5 轴联动CNC 控制，适用于任何三轴机床改造的五轴铣头、角度头。

适用于各种难加工材料，各种复杂零件加工

HOLD WELL通过U形驱动装置控制刀具滑动的进给控制和刀具放置（即使在旋转过程中）

可以将解决方案用于一系列过程，如螺纹加工、锥形加工螺纹、槽、槽、曲面加工和其他复杂的专业加工。

可以在所有加工中心上进行车削操作成为可能。

通过自动换刀，最大限度地提高了工作效率。

具有可互换设计的模块化刀架滑块允许各种刀具应用和加工。

特别设计了两个平衡块，用于自动平衡，与滑块相对移动，有效消除振荡。