A. 五軸聯動加工中心加工的快速編程
駐地設在Biedenkopf-Wallau的Meisser股份公司有著一段不安靜的歷史，在90年前，由Theodor Meissner建立了一家模具製作公司。約在15年前，這家公司陷入了財政窘境。後來，經過從家族公司轉變成由員工參股的股份公司，才從窘境中走出來。從那時起，Meissner股份公司走上了成功之路。該公司的總經理Tilman L歠felholz先生說：「咱們在這15年裡沒有收買別的的公司，而是經過事務組織的拓展使咱們的員工簡直增長了一倍。即便在報價跌落的狀況下，咱們的銷售額甚至增長了三倍。當時，公司具有300名員工，然後使咱們算得上是德國一家獨立的模具製作職業里的最大公司。」
Meissner股份公司的商品線首要是供汽車工業運用的模具，這些模具分為三類：一是用於鍛造發動機缸體、缸蓋和別的鑄件的模具；二是首要用來製作燃料箱和注油管的吹模；三是出產各種不一樣資料的汽車外殼零件用的模具。
關於成功的形式，Tilman L歠felholz先生作了如下的答復：「公司的成功首先是員工的功勞。他們有適當多的專業知識，並有著很高的作業積極性。對此，或許能夠用咱們這種股權多數由員工持有的股份公司的獎賞形式來作答復。這促進了每一個員工像公司主那樣盡責地作業，並把它體現在高品質的商品上。」 除了技能力量雄厚的規劃和開發有些外，總經理強調了機械加工的主要性。依據他的陳說，在機械加工方面約占投資的80%。因為在這里，能夠經過加工進程的優化來取得最多的利益。
5軸加工創造競爭優勢
優化加工的主要組成有些是不斷增加地轉向5軸銑削，26台銑床中的14台機床早就適合於進行5軸聯動切削。關於總經理Tilman L歠felholz先生來說，這首要是出於經濟上的緣由。他在陳說理由時說：「咱們在對從編程到加工出製品件作全體思考時，在大多數狀況下，5軸加工要比3軸加工到達更短的工藝流程時刻和較低的單件本錢。」機械加工有些的領導Reinhard Hackler先生具體解釋道：「縮短出產工藝流程的時刻，其中是由比如徹底取消了工件工序間的換夾而取得的。相同，拋棄了電火花加工，也就無需再製作電極了，這就意味著非常可觀的節約。」作為別的的長處，他認為是提高了工件的表面質量和尺度精度。到達這樣的加工效果，其緣由在於，5軸銑削時，經過銑刀的偏擺能夠防止刀具較大的懸伸。較短的銑刀有利於選用較高的切削用量和較大的切屑橫截面，有利於承受較大的徑向力。還能夠降低切削刀刃上的振盪。因而能夠運用小直徑銑刀，運用這樣的銑刀加工時，工件表面上殘留的資料較少，這就用不著再進行後繼加工。
Reinhard Hackler先生以Meissner公司的典型實例論證道：「關於選用砂型製作汽車發動機缸體的、幾許形狀適當雜亂的成型模，咱們大有些是經過5軸銑削來加工的。關於這種加工，用來進行半精加工和精加工常常選用4至6把刀具就足夠了，例如，銑刀D16用於平面規模的加工，直徑為D8，D6和D4~D1的球頭銑刀用來加工概括。假如選用3軸銑削，或許刀具的數量要增加一倍。」
令人形象深入的是降低了模具的本錢，Reinhard Hackler先生列舉了下列理由：「因為降低了切削刀刃上的振盪，然後提高了刀具的運用壽命。因為刀具磨損的減小和刀具數量的削減，例如銑削用於砂型鍛造的成型模時，5軸銑削要比以前選用的3軸銑削的本錢大概降低了一半。」
簡略進行5軸銑削的編程
不想承受5軸加工方法經常出現的理由是，5軸加工的坐標軸運動比較雜亂，用雙眼簡直不可能了解這種運動。認為這種雜亂運動的編程格外艱難，致使變成普遍的觀點。可是Meissner公司CAM小組的領導Thorsten Koch先生一揮而就反駁說：「5軸銑削的編程並不比3軸銑削的編程那樣費事，假如運用適宜的編程體系，起碼就不會那樣雜亂。」自1996年以來，Meissner公司選用了Sescoi公司的Work NC CAD/CAM體系，其時，操作簡略的體系和無磕碰的銑削途徑已給人留下好形象。「在曩昔的15年裡，在規劃和切削加工中發生了很多的改變，」 Thorsten Koch先生彌補道。「而Work NC始終保持著一切創新的腳步。」其時，Meissner公司具有16套Work NC運用許可證，其中9套Work NC是用於5軸加工。此外，模具製作公司運用了16套Work NC-Viewer許可證。負責加工有些的Reinhard Hackler先生解釋說：「咱們在一切的機床上安裝了筆記本電腦，在電腦上機床操作員能夠藉助於瀏覽器，並由此能夠調用構件圖以及銑刀途徑。這樣，他們就能處理有待加工的具體構件圖。雖然仍還存在加作業業卡和裝夾圖，可是大大削減了紙張的耗費。瀏覽器遭到咱們員工的適當好評。」
編程作業的根底是規劃，在Meissner公司是運用了三款在全球搶先的CAD體系進行作業，這三個CAD體系是Catia，Siemens NX（前身為Unigraphics）和Pro Engineer。在Work NC軟體體系中承受3D數據就像編程那樣是不存在任何疑問，而且與用戶非常友愛。依據CAM有些的領導Thorsten Koch先生所說，在這里新編的程序簡直徹底是用於5軸加工的：「WorkNC經過5軸軟體為此提供了最好的條件。這款軟體首要由兩個模塊組成，一個是用來直接進行5軸編程，另一個是所謂的Auto5（Work-NC Auto5是指5軸加工解決方案——譯注）。」
後一個模塊是CAD/CAM體系中最主要的有些，它從現有的3軸程序中主動生成5軸銑削途徑。在轉換程序時，輸入所需求的刀具長度和刀夾就足夠了。然後，軟體就主動換算銑削途徑，產生出無磕碰的5軸銑削途徑。在這里還要思考機床的坐標軸運動，因為一切的機床在其回轉角和搖擺角方面是遭到限制的。另外，Thorsten Koch先生贊揚了如像Work NC Check & Go的各種靠近出產實踐的功用。這種功用在思考核算得到的銑削途徑和工件在作業台的定位狀況下，用來查驗和顯現實踐機床加工的軸運動。不只查驗3+2軸加工和5軸加工的軸擺角，而且要查驗機床的軸運動是否超出了工藝行程的規模。假如到達結尾開關的方位，這會致使所不期望的換夾，而Work NC Check & Go的用戶能夠主動地核算工件的另外的最好的定位。所以在大多數狀況下，能夠防止換夾。
新的軟體和硬體加速核算進程
「這樣一個東西有起碼的編程體系」，CAM專家Thorsten Koch先生彌補說。「可視化的狀況是相類似的。」 經過Work NC 5軸能夠使3軸和3+2軸銑削途徑同所選機床的坐標軸的運動進行可視化顯現。在銑削途徑核算和後處理工作時期進行這種模擬。而且模擬能夠清楚地看出並標記出各種不一樣運動部件之間的磕碰。CAM有些和車間的負責人的定見是共同的：「恰恰是關於新的、雜亂的銑削程序，甚至於整個銑削進程。這種模擬給咱們提供了很高的安全性。」
Thorsten Koch先生還指出了別的主要因素：「5軸加工程序是巨大的，會使核算時刻繼續相應的時刻。所以必須在軟體和硬體上保持在當時最高的水平上。」 因而，Meissner公司選用了最新的Work NC-V21，這個版別是64位的體系。Sescoi公司由此消除了從前存在大的幾許圖形方面的疑問。Thorsten Koch先生確認：「咱們使用64位的版別測試了這樣大的程序，並看到了當時一切都適當滿意地正常工作。假如這款軟體在一個功用強大的具有4核處理器或8核處理器的PC上工作，那麼這是一個極好的工作，這樣會使編程作業變成一件適當有趣味的工作。
B. 五軸聯動加工中心基本知識介紹
作者：海潮
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除了機床本身的投資之外木模五軸加工中心，還必需對CAD/CAM系統軟體和後置處理器進行進級，使之適應五軸加工的要求；必需對校驗程序進行進級，使之能夠對整個機床進行模擬處理。
A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，
汽車輪胎模具五軸加工中心格就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟體的支持。機床是一個國家製造業水平的象徵。
符合數控機床發展的新方向
近幾年國際、海內機床展表明五軸加工中心軟體培訓，數控機床正朝著高速度、高精度、復合化的方向發展。但一般工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於即是90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的承載力
矩。工作台的中間還設有一個回轉台，環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。為了實現「十五」規劃的發展目標，各部分迫切需要進一步鼎力發展數控加工技術，亟須配置大量的各類工藝設備，尤其是數控機床設備。
現在，大家普遍以為，五軸聯動數控機床系統是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機轉子、汽輪機轉子、大型柴油機曲軸等等加工的獨一手段。
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從1999年開始，在CIMT、CCMT等國際、海內機床博覽會上，首先是海內的五軸數控機床產品紛紛亮相，海內五軸數控機床的市場逐漸打開，隨後國際機床巨頭紛至沓來，五軸數控機床的品種和數目逐年上升：CIM
T99、CCMT2000分別推出3台國產五軸聯念頭床；CIMT2001國際機床博覽會上，北京第一機床廠和桂林機床股份有限公司分別展出了主軸轉速10000r/min的五軸高速龍門加工中央，北京市機電院的主軸轉速15
000r/min 的五軸高速立式加工中央；清華大學與昆明機床股份有限公司聯合研製的XNZ63,
鑄造模具五軸加工中心採用尺度Stewart平台結構，可實現六自由度聯動；大連機床廠自行研製的串並聯機床
DCB—510，其數控系統由清華大學開發，該機床通過並聯機構實現X、Y、Z軸直線運動，由串聯機構實現A、C軸旋轉運動，從而實現五軸聯動，其直線快速進給速度可達80m/min。即使是發達產業化國家，也無不高度正視。興趣軍事的朋友可能知道聞名的「東芝事件」：上世紀末，□□□東芝公司賣給前蘇聯幾台五軸聯動的數控銑床，結果讓前蘇聯用於製造潛艇的推進螺旋槳，上了幾個檔次，使美國間蝶船的聲納監聽不到潛艇的聲音了，所以美國以東芝公司違背了戰略物資禁運政策，要懲處東芝公司。所以，每當人們在設計、研製復雜曲面碰到無法解決的挫折時，往往轉向求助五軸數控系統。
另一種是依賴立式主軸頭的回轉。五軸數控技術為何久久未能得以廣泛普及？五軸數控加工因為干涉和刀具在加工空間的位姿控制，其數控編程、數控系統和機床結構遠比三軸機床復雜得多。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。近年來，跟著我國國民經濟迅速發展和國防建設的需要，對高檔的數控機床提出了急迫的大量需求。中國機床產業的發展，利用自己研製的高、精、尖產品介入國際競爭，打破了國際技術壟斷，國際機床巨頭們不願失去中國這個大有潛力可挖的市場，於是蜂擁而來，把他們的產品「送上門來」：國外展團共展出五軸加工中央8台、五軸車銑加工中央1台、五軸數控刀具磨床5台。最近國際機床業泛起了一個新概念，即萬能加工，數控機床既能車削又能進行五軸銑削加工。目前，五軸數控技術在全球范圍
內普遍存在以下題目。立式五軸加工中央這類加工中央的回轉軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸。復合化的目標是在一台機床上利用一次裝夾完成大部門或全部切削加工，以保證工件的位置精度，進步加工效率。用戶在進行數控加工時需要頻繁換刀或調整刀具的切當尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌跡應送回CAM系統重新進行計算。樂器五軸加工中心目前流行的CNC系統均無法完成刀具半徑補償，由於ISO文件中沒有提供足夠的數據對刀具位置進行重新計算。現在，三軸機床附加一個旋轉軸基本上就是普通三軸機床的價格，這種機床可以實現多軸機床的功能。但近年來，跟著計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）系統取得了突破性發展，珊星公司等中國多家數控企業，紛紛推出五軸聯動數控機床系統，打破了外國的技術關閉，佔領了這一戰略性工業的至高點，大大降低了其應用本錢，從而使中國裝備製造業迎來了一個嶄新的時代！以信息技術為代表的現代科學的發展對裝備製造業注入了強勁的動力，同時也對它提出更強要求，更加凸起了機械裝備製造業作為高新技術工業化載體在推動整個社會技術提高和工業進級中無可替換的基礎作用。目前五軸數控機床的應用仍舊局限於航空、航天及其相關產業。這些機床均已達到國際提高前輩水平，體現出我國機床產業為國防尖端產業發展提供裝備的實力又有突破性進步。以圓柱銑刀進行接觸成形銑削時，需要對不同直徑的刀具編制不同的程序。在加工中央上擴展五軸聯動功能，可大大進步加工中央的加工能力，便於系統的進一步集成化。作為國民經濟增長和技術進級的原動力，以五軸聯動為標志的機械裝備製造業將伴跟著高新技術和新興工業的發展而共同提高。五軸數控機床在海內外的實際應用表明，其加工效率相稱於兩台三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化出產流水線的投資，大大節約了佔地空間和工件在不同製造單元之間的周轉運輸的時間和花費。
海內五軸數控技術發展狀況與市場分析
五軸聯動數控機床，是電力、船舶、航空航天、高精密儀器等民用產業和軍事產業等部分迫切需要的樞紐加工設備。而代表機床製造業最高境界的是五軸聯動數控機床系統，從某種意義上說，反映了一個國家的產業發展水平狀況。
幾十年來，人們普遍以為五軸數控加工技術是加工連續、平滑、復雜曲面的惟一手段。設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。中國不僅要做世界製造的大國，更要做世界製造強國！預計在不久的將來，跟著五軸聯動數控機床系統的普及推廣，必將為中國成為世界最強國奠定堅實的基礎！
加工中央一般分為立式加工中央和卧式加工中央，立式加工中央（三軸）最有效的加工面僅為工件的頂面，卧式加工中央藉助回轉工作台，也只能完成工件的四面加工。三軸機床只有直線坐標軸，而五軸數控機床結構形式多樣；統一段NC代碼可以在不同的三軸數控機床上獲得同樣的加工效果，但某一種五軸機床的NC代碼卻不能合用於所有類型的五軸機床。西方發達國家長期對我國實行禁運。國際上把五軸聯動數控技術作為一個國家出產設備自動化水平的標志。這種設計還有一大長處：我們在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中央線垂直於加工面時，因為球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，採用主軸回轉的設計,玻璃鋼修邊五軸加工中心令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可進步表面加工質量。數控編程除了直線運動之外，還要協調旋轉運動的相關計算，如旋轉角度行程檢修、非線性誤差校核、刀具旋轉運動計算等，處理的信息量很大，數控編程極其抽象。但到目前為止，五軸數控技術的應用仍舊局限於少數資金雄厚的部分，並且仍舊存在尚未解決的挫折。因為其特殊的地位，特別是對於航空、航天、軍事產業的重要影響，以及技術上的復雜性，西方產業發達國家一
直把五軸數控系統作為戰略物資實行出口許可證軌制，對我國實行禁運。目前高檔的加工中央正朝著五軸控制的方向發展，五軸聯動加工中央有高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。
我國數控技術及其設備在各產業部分中的應用整體水平仍舊偏低，與產業發達國家比擬差距很大。從而導致整個加工過程效率十分低下。因為五軸聯動數控機床系統價格十分昂貴，加之NC程序製作較難，使五軸系統難以「布衣」化應用。
發展和推廣的難點及阻力何在
顯然，人們早已熟悉到五軸數控技術的優勝性和重要性。一旦人們在設計、製造復雜曲面碰到無法解決的挫折，就會求助五軸加工技術。對於數控機床設備的主要技術要求是多軸、高速、剛性好、功率大；對坐標數的需求，以三至五軸聯動為主。
購置機床需大量投資
以前五軸機床和三軸機床之間的價格懸殊很大。
刀具半徑補償難題
在五軸聯動NC程序中，刀具長度補償功能仍舊有效，而刀具半徑補償卻失效了。早在20世紀60年代，國外航空產業出產中就開始採用五軸數控銑床。
裝備製造業是一國產業之基石，它為新技術、新產品的開發和現代產業出產提供重要的手段，是不可或缺的戰略性工業。五軸加工培訓國外數控鏜銑床、加工中央為適應多面體和曲面零件加工，均採用多軸加工技術，包括五軸聯動功能。這種設置方式的長處是主軸加工非常靈活，工作台也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發念頭殼都可以在這類加工中央上加工。因而，研究五軸數控加工技術對國家科技氣力和綜合國力的進步有重要意義。
對這個題目的終極解決方案，有賴於引入新一代CNC控制系統，該系統能夠識別通用格局的工件模型文件(如STEP等)或CAD系統文件。特別是暗鬥時期，對中國、前蘇聯等社會主義陣營實行關閉禁運。
五軸聯動數控是數控技術中難度最大、應用范圍最廣的技術，它集計算機控制、高機能伺服驅動和精密加工技術於一體，應用於復雜曲面的高效、精密、自動化加工。對於樞紐零件外形復雜的行業，如航空、電力、船舶、模具製造業等，其出產部分對多軸機床要求比例較大，新增五軸數控機床大約占數控機床總數的70%～80%。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，製造本錢也較高。長期以來，以美國為首的西方產業發達國家，
汽車輪胎模具五軸加工中心一直把五軸聯動數控機床系統作為重要的戰略物資，實行出口許可證軌制。如配置上五軸聯動的高檔數控系統，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工，更能夠相宜象汽車零部件、飛機結構件等現代模具的加工。
五軸數控編程抽象、操縱難題
這是每一個傳統數控編程職員都深感頭疼的題目。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作台回轉式加工中央難以做到的。同時，五軸機床的價格也僅僅比三軸機床的價格高出30%～50%。
A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。由此可見，五軸聯動數控機床系統對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫療設備等等行業，有著舉足輕重的影響力
五軸加工中心價格。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的長處是主軸的結構比較簡朴，主軸剛性非常好，製造本錢比較低。
C. 立式五軸加工中心的兩種回轉軸方式是什麼
立式五軸加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸，設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍 30度至-120度。
工作台的中間還設有一個回轉台，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸zui小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。
A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟體的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於等於90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的承載力矩。
另一種五軸加工中心是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作台也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。
D. 五軸聯動數控加工中心
隨著國內數控技術的日漸成熟，近年來五軸聯動數控加工中心在各領域得到了越來越廣泛的應用。在實際應用中，每當人們碰見異形復雜零件高效、高質量加工難題時，五軸聯動技術無疑是解決這類問題的重要手段。近幾年隨著我國航空航天、軍事工業、汽車零部件和模具製造行業的蓬勃發展，越來越多的廠家傾向於尋找五軸設備來滿足高效率、高質量的加工。但是，你真的足夠了解五軸加工嗎？下面就請跟著小編的腳步走進五軸加工的世界。
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五軸加工
想要真正的了解五軸加工，首先我們要做的是要讀懂什麼是五軸機床。五軸機床（5 Axis Machining），顧名思義，是指在X、Y、Z，三根常見的直線軸上加上兩根旋轉軸。A、B、C三軸中的兩個旋轉軸具有不同的運動方式，以滿足各類產品的技術需求。而在5軸加工中心的機械設計上，機床製造商始終堅持不懈地致力於開發出新的運動模式，以滿足各種要求。綜合目前市場上各類五軸機床，雖然其機械結構形式多種多樣，但是主要有以下幾種形式：
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兩個轉動坐標直接控制刀具軸線的方向（雙擺頭形式）
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兩個坐標軸在刀具頂端，但是旋轉軸不與直線軸垂直（俯垂型擺頭式）
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兩個轉動坐標直接控制空間的旋轉（雙轉台形式）
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兩個坐標軸在工作台上，但是旋轉軸不與直線軸垂直（俯垂型工作台式）
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兩個轉動坐標一個作用在刀具上，一個作用在工件上（一擺一轉形式）
*術語：如果旋轉軸不與直線軸相垂直，則被認為是一根「俯垂型」軸。
看過這些結構的五軸機床，我相信我們應該明白了五軸機床什麼在運動，怎樣運動。可是，這么多樣化的機床結構，在加工時究竟能展現出哪些特點呢？與傳統的三軸機床相比，又有哪些優勢呢？接下來就讓我們來看看五軸機床有哪些發光點。
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5軸機床的特點
說起五軸機床的特點，就要和傳統的三軸設備來比較。生產中三軸加工設備比較常見，有立式、卧式及龍門等幾種形式。常見的加工方法有立銑刀端刃加工、側刃加工。球頭刀的仿形加工等等。但無論哪種形式和方法都有著一個共同的特點，就是在加工過程中刀軸方向始終保持不變，機床只能通過X、Y、Z三個線性軸的插補來實現刀具在空間直角坐標系中的運動。所以，在面對下面這些產品時，三軸機床效率低、加工表面質量差甚至無法加工的弊端就暴露出來了。
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而與三軸數控加工設備相比，五聯動數控機床有以下優點：
1. 保持刀具最佳切削狀態，改善切削條件
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如上圖，在左圖中三軸切削方式，當切削刀具向頂端或工件邊緣移動時，切削狀態逐漸變差。而要在此處也保持最佳切削狀態，就需要旋轉工作台。而如果我們要完整加工一個不規則平面，就必須將工作台以不同方向旋轉多次。可以看見，五軸機床還可以避免球頭銑刀中心點線速度為0的情況，獲得更好的表面質量。
2. 有效避免刀具干涉
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如上圖，針對航空航天領域內應用的葉輪、葉片和整體葉盤等零件，三軸設備由於干涉原因無法滿足工藝要求。而五軸機床就可以滿足。同時五軸機床還可以使用更短的刀具進行加工，提升系統剛性，減少刀具的數量，避免了專用刀具的產生。對於我們的企業老闆來說，意味在刀具成本方面，五軸機床將會給您省錢了！
3. 減少裝夾次數，一次裝夾完成五面加工
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如上圖可以看出五軸加工中心還可以減少基準轉換，提高加工精度。在實際加工中，只需一次裝夾，加工精度更容易得到保證。同時五軸加工中心由於過程鏈的縮短和設備數量的減少，工裝夾具數量、車間佔地面積和設備維護費用也隨之減少。這意味著您可以用更少的夾具，更少的廠房面積和維護費用，來完成更高效更高質量的加工！
4. 提高加工質量和效率
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如圖，五軸機床可以採用刀具側刃切削，加工效率更高。
5. 縮短生產過程鏈，簡化生產管理
五軸數控機床的完整加工大大縮短了生產過程鏈，可以使生產管理和計劃調度簡化。工件越復雜，它相對傳統工序分散的生產方法的優勢就越明顯。
6. 縮短新產品研發周期
對於航空航天、汽車等領域的企業，有的新產品零件及成型模具形狀很復雜，精度要求也很高，因此具備高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五軸數控加工中心可以很好地解決新產品研發過程中復雜零件加工的精度和周期問題，大大縮短研發周期和提高新產品的成功率。
等等…
綜上所述，五軸機床實在是有太多太多優點，但是五軸機床刀具姿態控制，數控系統，CAM編程和後處理都要比三軸機床復雜的多！同時，我們說到五軸機床，就不得不說真假五軸的問題，我們都知道真假五軸最大的區別在於RTCP功能，然而何謂RTCP，它是怎麼產生的又該如何應用？下面我們就結合機床結構和編程後處理來具體了解一下RTCP，了解他的真正面目。
RTCP，在數控GNC61高檔五軸數控系統里，認為RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是我們常說的刀尖點跟隨功能。在五軸加工中，追求刀尖點軌跡及刀具與工件間的姿態時，由於回轉運動，產生刀尖點的附加運動。數控系統控制點往往與刀尖點不重合，因此數控系統要自動修正控制點，以保證刀尖點按指令既定軌跡運動。業內也有將此技術稱為TCPM、TCPC或者RPCP等功能。其實這些稱呼的功能定義都與RTCP類似，嚴格意義上來說，RTCP功能是用在雙擺頭結構上，是應用擺頭旋轉中心點來進行補償。而類似於RPCP功能主要是應用在雙轉台形式的機床上，補償的是由於工件旋轉所造成的的直線軸坐標的變化。其實這些功能殊途同歸，都是為了保持刀具中心點和刀具與工件表面的實際接觸點不變。所以為了表述方便，本文統一此類技術為RTCP技術。
那麼RTCP功能是怎麼產生的呢？多年以前，在五軸機床剛普及市場的時候，RTCP概念被機床廠家大肆宣傳。彼時RTCP功能更像是為技術而技術的噱頭，更多人是對其技術本身的熱衷和炒作。其實RTCP功能正好相反，它不光是一項好技術，更是一項能為客戶帶來效益和創造價值的好技術。擁有RTCP技術的機床（也就是國內所說的真五軸機床），操作工不必把工件精確的和轉台軸心線對齊，隨便裝夾，機床自動補償偏移，大大減少輔助時間，同時提高加工精度。同時後處理製作簡單，只要輸出刀尖點坐標和矢量就行了。像我們之前說的那樣，在機械結構上，五軸數控機床主要有雙擺頭、雙轉台、一擺一轉等結構。下文我們將以雙轉台五軸機床，數控GNC61高檔五軸數控系統為例，詳細介紹一下RTCP功能。
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在五軸機床中定義第四軸和第五軸的概念:在雙回轉工作台結構中第四軸的轉動影響到第五軸的姿態，第五軸的轉動無法影響第四軸的姿態。第五軸為在第四軸上的回轉坐標。
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好了，看完定義說明我們來解釋一下。如上圖所示，機床第4軸為A軸，第5軸為C軸。工件擺放在C軸轉台上。當第4軸A軸旋轉時，因為C軸安裝在A軸上，所以C軸姿態也會受到影響。同理，對於我們放在轉台上面的工件，如果我們對刀具中心切削編程的話，轉動坐標的變化勢必會導致直線軸X、Y、Z坐標的變化，產生一個相對的位移。而為了消除這一段位移，勢必機床要對其進行補償，RTCP就是為了消除這個補償而產生的功能。
那麼機床如何對這段偏移進行補償呢？接下來我們就來分析一下這段偏移是怎麼產生的。
根據前文，我們都知道是由於旋轉坐標的變化導致了直線軸坐標的偏移。那麼分析旋轉軸的旋轉中心就顯得尤為重要。對於雙轉台結構機床，C軸也就是第5軸的控制點通常在機床工作檯面的回轉中心。而第4軸通常選擇第四軸軸線的中點作為控制點。
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數控系統為了實現五軸控制，需要知道第5軸控制點與第四軸控制點之間的關系。即初始狀態（機床A、C軸0位置），第四軸控制點為原點的第四軸旋轉坐標系下，第五軸控制點的位置向量[U,V,W]。同時還需要知道A、C軸軸線之間的距離。對於雙轉台機床，舉例如下圖所示。
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講到這里，大家可以看出，對於有RTCP功能的機床，控制系統為保持刀具中心始終在被編程的位置上。在這種情況下，編程是獨立的，是與機床運動無關的編程。當您在機床上使用編程時，不用擔心機床運動和刀具長度，您所需要考慮的只是刀具和工件之間的相對運動。餘下的工作控制系統將為您完成。舉個例子：
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如上圖，不帶G203 RTCP功能關的情況下，控制系統不考慮刀具長度。刀具圍繞軸的中心旋轉。刀尖將移出其所在位置，並不再固定。
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如上圖，帶G203 RTCP功能開的情況下，控制系統只改變刀具方向，刀尖位置仍保持不變。X，Y，Z軸上必要的補償運動已被自動計算進去。
G203是數控系統里RTCP開啟指令，通常已經在CAM系統的CNC程序中被調用。而CNC程序中僅包含了所要趨近的X／Y／Z點，和描述刀具方向的方向矢量A，B，C。換句話說，CNC程序僅包含幾何和刀具方向數據。
而對於不具備RTCP的五軸機床和數控系統是怎麼解決直線軸坐標偏移這個問題呢？我們知道現在國內很多五軸數控機床和系統都屬於假五軸，所謂假五軸，其實就是指不帶RTCP功能的機床。真假五軸，既不是看長相也不是看五個軸是否聯動，要知道假五軸也可以做五軸聯動。假五軸的區別主要在於其沒有真五軸RTCP演算法，也就是說假五軸編程需要考慮主軸的擺長及旋轉工作台的位置。這就意味著用假五軸數控系統和機床編程時，必須依靠CAM編程和後處理技術，事先規劃好刀路。同樣一個零件，機床換了或者刀具換了，都必須重新進行CAM編程和後處理。並且假五軸機床在裝夾工件時需要保證工件在其工作台回轉中心位置，對操作者來說，這意味著需要大量的裝夾找正時間，且精度得不到保證。即使是做分度加工，假五軸也麻煩很多。而真五軸只需要設置一個坐標系，只需要一次對刀，就可以完成加工。下圖以NX後處理編輯器設置為例，說明假五軸的坐標變換。
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如上圖，假五軸是依靠後處理技術，將機床第四軸和第五軸中心位置關系表明，來補償旋轉軸對直線軸坐標的位移。其生成的CNC程序X、Y、Z不僅僅是編程趨近點，更是包含了X、Y、Z軸上必要的補償。這樣處理的結果不僅會導致加工精度不足，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。同時由於每台機床的回轉參數不同，都要有對應的後處理文件，對於生產也會造成極大的不便。再者假五軸其生成程序無法改動，實現手工五軸編程基本沒有可能。同時因為沒有RTCP功能，其衍生的眾多五軸高級功能都無法使用，比如五軸刀補功能等。其實對於五軸機床來說，它只是我們為了實現加工結果的工具，並無真假之分。重要的是我們的工藝決定了選用什麼方式加工，相對而言，真五軸機床性價比更高。而對於數控GNC61數控系統，不但具有RTCP功能，同時還支持3D刀補、C樣條插補、NURBS樣條插補、大圓弧插補、圓錐插補等諸多高端插補功能，從而實現了更高效簡潔、高質量的加工。
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五軸機床加工S型試件
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機床加工鈦合金葉輪
E. 如何計算五軸旋轉中心的零點
如果你的系統夠好，上述兩種方法都可以不用。讓系統自己來算。
F. 立式五軸加工中心和卧式5軸加工中心的回轉軸有哪幾種方式
一種是工作台回轉軸。
設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個回轉台，在圖示的位置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面，當然這需要高檔的數控系統、伺服系統以及軟體的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，製造成本比較低。但一般工作台不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉大於等於90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的承載力 矩。
另一種是依靠立式主軸頭的回轉。
主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作台也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優點：我們在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中心線垂直於加工面時，由於球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，採用主軸回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是工作台回轉式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，製造成本也較高。
G. 矢量編程簡化五軸聯動加工中心加工工藝
由於這一車間最大的五軸加工中心上的CNC系統採用矢量坐標作為程序輸入，而不是採用傳統的G代碼，因此復雜工件可以輕易地從一台機床轉移到另一台機床上進行加工。
Desemco公司(位於喬治亞州Marietta市)作為航空航天工業中非常優秀的一個五軸加工車間，它可承擔從設計到最終生產的全部加工項目。這家由15人組成的公司以其具有競爭力的價格、一流的生產質量和優異的按時交貨紀錄，贏得了附近一家航空航天製造商和其他航空航天及國防承包商的加工業務。
Desemco公司的專長是從事航空航天工業復雜工件的高精度加工，這些工件由鎳鐵合金一類的航空級鋁合金、鈦合金和高強度合金材料製成。其加工的典型工件包括縱梁、艙壁、葉輪和窗戶墊圈的模具。
對於加工這么多類型的零件而言，採用具有五軸加工能力的機床是必不可少的。某些幾何形狀，例如像復雜的輪廓和底部切槽，簡直是無法加工生產的，除非刀具或工件可以與其他3根直線運動軸同時協調地聯動旋轉運行。在其他情況下，如無法接近零件的5個加工面，那麼工件必將需要進行多次的調試設置，因而會影響機床的生產時間，甚至危及加工精度。
出於這個原因，Desemco公司已投入巨資購置五軸加工中心。其中體積最大和加工能力最強的是兩台來自OKK公司的機床：KCV1000和VP600。KCV1000型機床通常配有一個很長的工作台和行程可以延伸到的137in(1in=25.4mm)的X軸。這台機床具有加工專門為飛機設計的較長和較大工件的能力。購置這台機床是一個重要的市場戰略性決定，因為極少的加工車間需要這樣大尺寸的機床，其超長的X軸，也使得Desemco公司能夠在工作台的不同區段上設置幾個較小的工作區。機床的這種靈活性為作業調度和生產計劃提供了極大的戰術價值。該機床屬於「刀具旋轉」類機型。旋轉軸位於主軸加工頭內。
圖1 配有一特長工作台的五軸加工機床具有很大的靈活性，既可以通過一次性裝卡調試加工一個大型零件，
也可在工作台的不同區段上設置加工幾個更小的零件
相比之下，VP600型機床屬於「工作台旋轉」類機型。其旋轉軸由一個裝有耳軸的旋轉工作台組成。除了處理在長工作台機床上開始堆積的較小五軸加工件之外，VP600型機床業還可以鎖住其旋轉軸，作為一台功能強大的三軸銑床使用。
遺憾的是，購置兩台不同配置的五軸機床給預期的靈活性造成了一個障礙。原先適用於在刀具旋轉型機床上後處理加工的傳統G代碼CNC程序，無法在工作台旋轉的機床上使用。為了將工件從一台機床上轉移到另一台機床上加工，Desemco公司的編程人員將不得不為第二台機床購置適當的後處理器，並將其應用於原先由Mastercam公司提供的五軸編程軟體所生成的刀具路徑數據。
當Desemco公司找到這家為第一台OKK機床開發後處理器的本地經銷商Mastercam公司時，他們提出了一個不同的方法。Mastercam公司認為，該機床的FANUC CNC系統有一款軟體，可以使他們直接處理五軸矢量坐標，作為CNC程序的輸入。
在概念上，這種「矢量編程」可以避開兩個困難。因為由CAM系統生成的矢量坐標(X、Y、Z、I、J及K)將只確定與零件幾何形狀有關系的刀具運動方向，因此它們屬於「中性類機床」。也就是說，需要將這些坐標轉變成機床特定運動指令的轉換值和計算值還沒有得到應用。這使得矢量編程易於攜帶：一台機床上的輸入可以攜帶或傳送到另一台機床上，只需做少量的修改或無需修改。
除了能夠解決不兼容的G代碼程序問題之外，矢量編程對某些後處理器問題的解決也是非常有效的。有了矢量輸入，執行一個零件的程序時，通常由後處理器執行的復雜數學問題，現在可以在CNC系統中進行處理。這意味著後處理器只具有一個應用基本數據格式約定的簡單翻譯器功能。此外，同樣的後處理器，現在可用於任意OKK機床上的程序。任何特定機床的旋轉軸指令，例如像基準復位指令，都可由儲存在單個控制系統內的宏指令進行處理。
這聽起來像一個不錯的想法，但要將這個想法實現，需要一個團體的共同努力，這里將涉及到CAM軟體經銷商、CNC系統供應商、當地的機床經銷商和Desemco公司的技術人員。只有通過共同合作，才能夠使矢量編程成為一個成功的現實。
Desemco公司的銷售主任Grant Salmon先生認為，他的車間是到目前為止的最大的受益者：「當我們將攜帶型CNC技術向我們最大的航空航天客戶演示時，給他們留下了深刻的印象。他們看到了我們的五軸加工具有更大的靈活性和安全性。這給了他們更大的信心，清楚我們有能力處理復雜的工件，並能夠按時完成任務。」Salmon先生根據這一增強的五軸加工能力，也看到了其車間業務的發展潛力。Salmon先生表示：「我們還打算購置一台更大的五軸龍門式機床。對於這樣的機床來說，具有矢量編程的功能是絕對需要的，只有這樣，機床才能適應車間靈活的加工策略。」
圖2 OKK KCV1000型機床的旋轉軸主軸加工頭
追根溯源
Jimmy Wakeford先生是Barefoot CNC公司的總裁，是Mastercam公司的經銷商。通過與Watson先生的合作，他確信其編程部門的Mastercam五軸加工軟體可設置用於生成相應的矢量坐標，並使後處器具有發送為機床准備程序的能力。他還與Eric Dechant先生和Todd Horton先生密切合作，前者是FANUC FA美國公司地區辦事處負責機床生產率程序的地區經理;後者是Phillips公司Jeffreys Manufacturing Solutions分公司的亞特蘭大地區銷售工程師，該公司是該地區負責OKK系列產品的機床經銷商。他們一起解決有關某些機床參數可變設定值的各種細節問題和每台機床上FANUC CNC系統所固有的運動極限問題。
2012年1月，Desemco公司將矢量編程完全融入到其操作之中。五軸加工機床操作員將已完成的CNC程序，從該車間網路的文件伺服器上下載到矢量格式之中，現在這種做法已成他們的常規工作。一個程序需要在車間編輯的情況非常罕見，他可以改變代碼，重新運行一個零件，然後將改變的程序返回給伺服器。由於同樣的程序可以在任何一台OKK機床上使用，將工件從一台機床轉移到另一台機床，無需編程部門的幫助。
CNC系統中的應用技術
Dechant先生說，矢量編程的主要應用技術在於CNC系統。早在2000年的時候，FANUC公司就開始提供了支持某種格式的矢量編程。他解釋說，隨著越來越多的廠商採用五軸加工技術，製造商開始引進新的機床設計與不同的主軸配置，人們對矢量編程的興趣也越來越大。最初，當FANUC公司推廣這一系列控制系統(FANUC系列30i/31i/32i-Model A CNC系統)時，將重點放在由該公司開發的先進功能上，以提高五軸加工的生產效率。矢量編程選項補充了其他的CNC功能，例如像自動工具中心點(TCP)的控制、刀具位置的控制(TPC)以及TCP的極微量調節和高速穩定性。所有這些功能都應用復雜的軟體程序來調節刀具的位置和方向，以達到更加順暢和更快的加工效果。
在准備零件的五軸加工程序時，通過將通常為後處理器保留的轉換值和計算值合並在一起，矢量編程就可以更進一步。通常情況下，五軸CAM軟體可生成兩組相應的幾何坐標。X、Y和Z代表了3D空間中一系列的密集點，它幾乎接近刀尖與工件表面之間的整個行程。而I、J和K坐標則代表在給定長度上的刀具另一端行程。X、Y、Z和I、J、K坐標一起構成了確定刀具位置和方向的矢量值。
在過去，後處理器的工作是從CAM系統(通常是CL數據或類似的格式)中獲取數據，然後將其轉換成可以在某一特定機床上使用的代碼。除了特定機床上的刀具長度、直徑、樞軸長度、零件位置和任何機械誤差之外，該後處理器還將處理線性軸和旋轉軸位置所需的所有計算值。程序是為「特定機床」設計的，這些變數中的任何變化需要返回到編程部門重新做起。
有了今天的CNC系統的先進功能，這種情況將不會再次發生。矢量編程將後處理器的某些關鍵功能轉移到了CNC系統。這使得來自CAM系統的X、Y、Z坐標和I、J、K坐標能夠作為一個CNC的數控程序輸入方式進行輸入。因為該輸入基於零件幾何形狀的基礎之上，而不是機床的幾何形狀，因而仍然保留著其便攜性特點。
還必須了解的是，矢量編程在FANUC 300iS-A控制系統上以及在OKK機床的310iS-A5控制系統上是非常有效的，因為它集中了有關刀具的控制功能。Dechant先生說：「它們作為一個工具包一起工作，以提高五軸加工的生產成果。」
眾多的優點
Salmon先生說，矢量編程對Desemco公司產生了眾多的戰術和戰略價值。反過來說，該車間的成功，對參與該項目的供應商也產生了一個積極的漣漪效應。
提供一個相對比較簡單的後處理器，針對OKK五軸機床中的其中一台機床，用FANUC控制系統准備CNC程序。還希望相同的後處理器能夠用於配有該車間可能購置類似控制系統的其他五軸加工機床上。這個後處理器的更新，將確保所有目前的五軸編程與最新技術保持與時俱進。採用流水線作業排除故障，後處理時間大大縮短。這有利於編程部門節約更多的時間，以便在CNC發放給車間使用前，進行徹底的驗證和優化。Salmon先生說，這一點是非常重要的，因為Desemco公司已成為 CGTech公司Vericut模擬和優化軟體的一個廣泛用戶。
因為比較簡單的後處理器可以進行徹底的測試和調試，並可獲得一致性更好和更有預見性的加工效果，質量問題大大減少。同樣，在CNC中執行的後處理器功能是不會變化的。一旦將最優值和最佳設置值輸入到機床以後，其後處理的結果將始終是相同的。Salmon先生報告說，這對改善加工時間的作用雖然微不足道，但卻具有實質性意義，由於程序的優化，這將有利於超越和加速加工周期時間。
Salmon先生確信，由於採用矢量編程，五軸的運動越流暢就越能提高表面質量，但他也承認，這一點還未能予以驗證。矢量編程是採用一個市場的微分器進行區別的，Desemco公司已成為該項技術的領頭羊。客戶的信心在不斷增加，因為該車間承擔的工作任務並不是依賴任何一個主軸的實用性。該車間對安裝一台更大型化五軸龍門銑床的計劃具有更大的信心，因為後處理器發生延誤或困難的情況似乎是不可能的。作為一種生產資源，這台機床的靈活性將得到保證。
H. 五軸加工中心的旋轉角度是多少
五軸加工中心一般分為五軸立式加工中心和五軸卧式加工中心~五軸立式加工中心這類加工中心的回轉軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸。設置在床身上的工作台可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個回轉台，環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是360度回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其餘的五個面都可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如與XYZ三直線軸實現聯動，就可加工出復雜的空間曲面~另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作台也可以設計的非常大，客機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。