博客

　　×

　　该文说你什么是或者说的五轴加工

　　2017/4/17 11:03:06

　　随着国内数控技术的日渐成熟，近年来五轴协同数控加工中心在各应用领域领域得到了愈来愈广泛的应用领域。在前述应用领域中，每当人们碰见异形繁杂零件高效、高产品质量加工难题时，五轴协同技术无疑是解决这类问题的重要手段。愈来愈多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足用户高工作效率、高产品质量的加工。但是，你真的足够了解五轴加工吗？

　　五轴加工

想要或者说的了解五轴加工，首先他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，三根常用的直角轴上加上两根转轴。A、B、C两轴中的三个转轴具有不同的体育运动方式，以满足用户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体育运动模式，以满足用户各种要求。综合目前市场上各类五轴机床，虽然其机械结构方式多种多样，但是主要有以下三种方式：

　　三个转动座标直接控制轴线的路径（双摆头方式）

　　三个座标轴在顶部，

　　但是转轴不与直角轴横向（俯垂型摆羽蛛属）

　　三个转动座标直接控制内部空间的转动（双库塞县方式）

　　三个座标轴在滚珠轴承上，

　　但是转轴不与直角轴横向（俯垂型滚珠轴承式）

　　三个转动座标两个作用在上，

　　两个作用在钻孔上（一摆一转方式）

　　*术语：如果转轴不与直角轴相横向，则被认为是一根“俯垂型”轴。

看过这些结构的五轴机床，我相信他们应该明白了五轴机床什么在体育运动，怎样体育运动。可是，这么多样化的机床结构，在加工时究竟能展现出哪些特点呢？与现代的两轴机床较之，又有哪些竞争优势呢？接下来就让他们来看看五轴机床有哪些发光点。

　　5轴机床的特点

　　说起五轴机床的特点，就要和现代的两轴设备来比较。制造中两轴加工设备比较常用，有立式、卧式及龙门等三种方式。常用的加工方法有立车床端刃加工、侧刃加工。护耳刀的仿形加工等等。但无论哪种方式和方法都有着两个共同的特点，就是在加工操作过程双肋轴路径始终保持不变，机床只能通过X、Y、Z三个线性轴的插补来实现在内部空间直角座标系中的体育运动。所以，在面对下面这些产品时，两轴机床工作效率低、加工耐酸性差甚至难以加工的弊端就暴露出来了。

与两轴数控加工设备较之，五协同数控机床有以下缺点：

　　1. 保持最差研磨状况，改善研磨条件

　　示意图，在右图中两轴研磨方式，当研磨向顶部或钻孔边缘移动时，研磨状况逐渐变差。而要在此处也保持最差研磨状况，就需要转动滚珠轴承。而如果他们要完备加工两个不规则平面，就必须将滚珠轴承以不同路径转动多次。能看见，五轴机床还能防止护耳车床中心单位向量速德博瓦桑县0的情况，获得更好的耐酸性。

　　2. 有效防止干预

示意图，针对航空中国航天应用领域领域内应用领域的扇叶、叶片和整体叶盘等零件，两轴设备由于干预原因难以满足用户工艺要求。而五轴机床就能满足用户。同时五轴机床还能使用更短的进行加工，提升系统刚性，增加的数目，防止了专用的产生。对于他们的企业老板来说，意味在成本方面，五轴机床将会给您省钱了！

　　3. 增加装夹次数，一次装夹完成六面加工

　　示意图能看出五轴加工中心还能增加基准转换，提高加工精度。在前述加工中，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操作过程链的延长和设备数目的增加，T5800夹具数目、车间占地面积和设备管理成本也随之增加。这意味着您能用更少的夹具，更少的厂房面积和管理成本，来完成更高效更高产品质量的加工！

　　4. 提高加工产品质量和工作效率

　　如图，五轴机床能采用侧刃研磨，加工工作效率更高。

　　5. 延长制造操作过程链，精简制造管理

五轴数控机床的完备加工大大延长了制造操作过程链，能使制造管理和计划调度精简。钻孔越繁杂，它相对现代工序分散的制造方法的竞争优势就越明显。

　　6. 延长新产品研发周期性

　　对于航空中国航天、汽车等应用领域领域的企业，有的新产品零件及成型模具形状很繁杂，精度要求也很高，因此具备高柔性、高精度、高X35和完备加工能力的五轴数控加工中心能很好地解决新产品研发操作过程中繁杂零件加工的精度和周期性问题，大大延长研发周期性和提高新产品的成功率。

综上所述，五轴机床实在是有太多太多缺点，但是五轴机床陀螺仪，数控系统，CAM编程和后处理都要比两轴机床繁杂的多！同时，他们说到五轴机床，就不得不说真假五轴的问题，他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领域？下面他们就结合机床结构和编程后处理来具体了解一下RTCP，了解他的或者说面目。

　　关于RTCP

RTCP，在高档五轴数控系统里，认为RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是他们常说的刀尖点跟随功能。在五轴加工中，追求刀尖点轨迹及与钻孔间的姿态时，由于回转体育运动，产生刀尖点的附加体育运动。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体育运动。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，是应用领域摆头转动中心点来进行补偿。而类似于RPCP功能主要是应用领域在双库塞县方式的机床上，补偿的是由于钻孔转动所造成的的直角轴座标的变化。其实这些功能殊途同归，都是为了保持中心点和与钻孔表面的前述接触点不变。所以为了表述方便，本文统一此类技术为RTCP技术。

那么RTCP功能是怎么产生的呢？多年以前，在五轴机床刚普及市场的时候，RTCP概念被机床厂家大肆宣传。彼时RTCP功能更像是为技术而技术的噱头，更多人是对其技术本身的热衷和炒作。其实RTCP功能正好相反，它不光是一项好技术，更是一项能为客户带来效益和创造价值的好技术。拥有RTCP技术的机床（也就是国内所说的真五轴机床），操作工不必把钻孔精确的和库塞县轴心线对齐，随便装夹，机床自动补偿偏移，大大增加辅助时间，同时提高加工精度。同时后处理制作简单，只要输出刀尖点座标和矢量就行了。像他们之前说的那样，在机械结构上，五轴数控机床主要有双摆头、双库塞县、一摆一转等结构。

　　下文他们将以双库塞县高档五轴数控系统为例，详细介绍一下RTCP功能。

　　在五轴机床中定义第四轴和第五轴的概念：在双回转滚珠轴承结构中第四轴的转动影响到第五轴的姿态，第五轴的转动难以影响第四轴的姿态。第五轴为在第四轴上的回转座标。

好了，看完定义说明他们来解释一下。示意图所示，机床第4轴为A轴，第5轴为C轴。钻孔摆放在C轴库塞县上。当第4轴A轴转动时，因为C轴安装在A轴上，所以C轴姿态也会受到影响。同理，对于他们放在库塞县上面的钻孔，如果他们对中心研磨编程的话，转动座标的变化势必会导致直角轴X、Y、Z座标的变化，产生两个相对的位移。而为了消除这一段位移，势必机床要对其进行补偿，RTCP就是为了消除这个补偿而产生的功能。

　　那么机床如何对这段偏移进行补偿呢？接下来他们就来分析一下这段偏移是怎么产生的。

　　根据前文，他们都知道是由于转动座标的变化导致了直角轴座标的偏移。那么分析转轴的转动中心就显得尤为重要。对于双库塞县结构机床，C轴也就是第5轴的控制点通常在机床滚珠轴承面的回转中心。而第4轴通常选择第四轴轴线的中点作为控制点。

数控系统为了实现五轴控制，需要知道第5轴控制点与第四轴控制点之间的关系。即初始状况（机床A、C轴0位置），第四轴控制点为原点的第四轴转动座标系下，第五轴控制点的位置向量[U,V,W]。同时还需要知道A、C轴轴线之间的距离。对于双库塞县机床，举例如下图所示。

　　讲到这里，大家能看出，对于有RTCP功能的机床，控制系统为保持中心始终在被编程的位置上。在这种情况下，编程是独立的，是与机床体育运动无关的编程。当您在机床上编程时，不用担心机床体育运动和长度，您所需要考虑的只是和钻孔之间的相对体育运动。余下的工作控制系统将为您完成。举个例子：

　　示意图，不带RTCP功能关的情况下，控制系统不考虑长度。围绕轴的中心转动。刀尖将移出其所在位置，并不再固定。

示意图，带RTCP功能开的情况下，控制系统只改变路径，刀尖位置仍保持不变。X，Y，Z轴上必要的补偿体育运动已被自动计算进去。

　　而对于不具备RTCP的五轴机床和数控系统是怎么解决直角轴座标偏移这个问题呢？他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协同，要知道假五轴也能做五轴协同。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转动滚珠轴承的位置。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。

同样两个零件，机床换了或者换了，都必须重新进行CAM编程和后处理。并且假五轴机床在装夹钻孔时需要保证钻孔在其滚珠轴承回转中心位置，对操来说，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两个座标系，只需要一次对刀，就能完成加工。

　　下图以NX后处理器设置为例，说明假五轴的座标变换

示意图，假五轴是依靠后处理技术，将机床第四轴和第五轴中心位置关系表明，来补偿转轴对直角轴座标的位移。其生成的CNC程序X、Y、Z不仅仅是编程趋近点，更是包含了X、Y、Z轴上必要的补偿。这样处理的结果不仅会导致加工精度不足，工作效率低下，所生成的程序不具有通用性，所需人力成本也很高。同时由于每台机床的回转参数不同，都要有对应的后处理文件，对于制造也会造成极大的不便。再者假五轴其生成程序难以改动，实现手工五轴编程基本没有可能。同时因为没有RTCP功能，其衍生的众多五轴高级功能都难以使用，比如五轴刀补功能等。其实对于五轴机床来说，它只是他们为了实现加工结果的工具，并无真假之分。重要的是他们的工艺决定了选用什么方式加工，相对而言，真五轴机床性价比更高。

　　审核(王静)

　　投诉建议

　　提交

　　查看更多评论

　　推荐阅读

　　皮尔磁：清零了！罐装制造线的风险“不见了”

今天与大家分享的是一家致力于制造高端灌装和包装线的意大利公司ACMI S.p.A.的案例，来看看他们是怎么来做罐装制造线的安全防护的。首先要从他们的工艺流程说起...... 这条矿泉水灌装制造线每小时能够灌装 44,000个1.5升的长方形瓶子。为了确保该系统能在非常高的速度下平稳而有效地运行，必须监控整个操作过程的安全和有效性。 繁杂工艺流程的风险评估得益于产线的自动化，一整条庞大的灌装制造线也只需配备三名操作员。A 负责鼓风机和灌装机的区域，B 负责将标签手动装入贴标机，C 则负责制造线末端的工艺步骤。 不同的机器在协同运行的操作过程中免不了存在一些风险，为了规避这些风险，保护操作人员

　　入网时间：2023-01-13

　　基于超声波测量原理——JUMO流量传感器技术

JUMO超声波流量计被评为2022年度最差产品JUMO的流量测量传感器技术能根据不同的测量原理工作。这篇文章解释了超声波如何用于测量流量在新开发的传感器技术应用领域领域。什么是超声波？声音在压力和密度波动在介质中的传播。超声波的频谱>20000 Hz，人类听不见。多普勒效应多普勒效应是用于测量流量方法的两个例子。你能在日常生活中观察到这种效果。例如，对于静止的观察者来说，接近车辆（如警报器）发出的噪音比离开车辆发出的噪音更大。这是因为声波对应于具有相应波长的正弦波，接近车辆产生的声音波长沿车辆在正弦波全波范围内行驶的距离减小。因此，频率增加，噪音听起来更大。对于观察者来说，离开车辆的声音到达

　　入网时间：2023-01-13

　　科瑞传感器：基于RFID的涂装车间AVI系统

　　入网时间：2023-01-13

　　智能坡口切|维宏激光坡口切割解决方案，高效助力坡口切割

坡口切割在船舶制造、钢结构建筑、重型机械等制造制造操作过程中，厚钢板的坡口加工一直是两个必不可少的工序，需要在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的坡口，确保焊接牢固。 船舶 建筑

　　入网时间：2022-11-10

　　科普时间 |酒店空调系统新任

辞暮尔尔 烟火年年指挥官面对疫情防控的放开，因此，酒店空气产品质量的管理变得尤为重要！CC-Link及CC-Link IE“指挥官”上任香港某新建酒店，而且让该酒店的口碑飞速提升。C小C今天就来为大家科普一下：他们家族指挥官是如何及时调控空调系统，满足用户室内温度调节需求？科普时间：系统认知机械通风及空气调节系统(MVAC) 是指室内负责通风及空气调节的系统或相关设备。机械通风及空气调节系统的设计应用领域到流体力学及流体机械，是机械工程应用领域领域中的重要分支学科，其目的是建立有益于人类生存的室内人工环境。系统能控制空气的温度及湿度，提高室内的舒适度，是酒店日常运作中重要的一环。在本次的应用领域案例中，系统主要分为

　　入网时间：2023-01-13