五軸（zhóu）加工中（zhōng）心介紹及其和三軸、四軸的區別

立式加工中心（三軸（zhóu））最有（yǒu）效的加工麵僅為工件的頂麵，臥式加工中心借助回轉（zhuǎn）工（gōng）作台，也隻能（néng）完成（chéng）工件的四麵加工。目前高檔的加工中心正（zhèng）朝著五軸控製（zhì）的方向發展（zhǎn），工（gōng）件一次裝夾就可（kě）完（wán）成五麵體的加工。如配置上五軸聯動的高檔（dàng）數控係統，還可（kě）以對複雜的空間曲麵進行高精度加工。

 這（zhè）類加工中心的回（huí）轉軸有兩種方式，一種是工作台回轉軸（圖（tú）1）。設置在床身上的工作台（tái）可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸（zhóu）一般工作範圍+30度至-120度。工作台的（de）中間還設有（yǒu）一個回轉台，在圖示的位置（zhì）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（yǔ）C軸的組合，固（gù）定（dìng）在工作台上的（de）工件除了底麵之外，其餘的五個麵都（dōu）可以由立式主軸進行加工。A軸和C軸最小（xiǎo）分度值一般為0.001度，這樣又可（kě）以把（bǎ）工件細分成任意角度，加工出傾斜麵、傾斜孔等（děng）。A軸和C軸如與XYZ三直線（xiàn）軸實現聯動，就可加工出（chū）複雜的（de）空間曲麵，當然這需要（yào）高檔的數控係統、伺服（fú）係統以及軟件的支持。這種設置方式的（de）優點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性（xìng）非常好，製造成（chéng）本比較低。但一般工作台不能設（shè）計（jì）太大，承重也較小（xiǎo），特別是當A軸回（huí）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（lì）矩。

   另一種是依靠立式主軸頭的回轉。主軸前端是一（yī）個回轉頭，能自行環繞Z軸（zhóu）360度，成為C軸，回轉頭（tóu）上還帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可（kě）達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種（zhǒng）設置方式的優點是主（zhǔ）軸加（jiā）工（gōng）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（de）發動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一（yī）大優點：我們在使用球麵銑刀加工曲麵時，當刀具中心線垂直（zhí）於加工麵時（shí），由於球麵銑刀的頂點（diǎn）線速度為零，頂點切出的工件表麵質量（liàng）會（huì）很（hěn）差，采用主軸（zhóu）回轉的設計，令主軸相（xiàng）對工件轉過一（yī）個角度，使（shǐ）球麵銑刀避開頂點切（qiē）削（xuē），保證有一（yī）定的線速度，可提高表（biǎo）麵加工質量。這種結構非常受模具高精度曲麵加工的歡（huān）迎，這是工作台（tái）回轉式加工中心難以做到的。為了達（dá）到回轉的高精（jīng）度，高檔（dàng）的回轉軸還配置（zhì）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複（fù）雜，製造成本也較（jiào）高。

立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運轉的徑向受（shòu）力是（shì）均等的，回轉特性很好，因此（cǐ）可提高轉速，一般高速可達1,2000r/min以上，實用的最（zuì）高轉速已（yǐ）達到4,0000轉。主（zhǔ）軸係統（tǒng）都配有循環冷卻裝置，循環冷卻油（yóu）帶走高速回轉產生的熱量，通過製冷器降到合適的溫（wēn）度，再流回主軸係統。X、Y、Z三直線軸也可采用直線光柵（shān）尺反饋，雙向定位精度在微米級以內。由於快速進給達到40～60m/min以上，X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多采用（yòng）中心式冷卻，同主軸係統一樣，由經過製冷的循環油流過（guò）滾珠絲杠的中心，帶走熱量。
臥式五軸加工中心

此類加工中心的回轉軸也有兩種方式，一種是臥式主軸擺動作為一個回轉軸，再加上工（gōng）作台的一個回轉軸，實現五軸聯動（dòng）加工。這種設（shè）置方式簡（jiǎn）便靈活，如需要主軸立、臥轉換（huàn），工作台隻需分度定位，即可（kě）簡單地配置（zhì）為（wéi）立、臥轉換的三軸加工（gōng）中心。由主軸立、臥轉換配（pèi）合工作台分度，對工件實現五（wǔ）麵體加工，製造成本降低，又非常實用。也可（kě）對工作台設置（zhì）數控軸，最小分度值0.001度，但不作聯動，成為立、臥轉（zhuǎn）換的四軸加工中心，適應不同加工要求，價格非常具（jù）有競（jìng）爭力。 

另一種為傳統的工作台回轉軸（圖3），設置在床身上的工作台A軸（zhóu）一般（bān）工作範圍+20度至-100度。工作台的中間也設有一個回轉台 B軸，B軸可雙向360度回轉。這種（zhǒng）臥式五軸（zhóu）加工中心的聯動特性比第一種（zhǒng）方式好，常（cháng）用於加工大型葉輪的複雜曲（qǔ）麵。回轉軸也可配（pèi）置圓光（guāng）柵尺反饋，分度精度達到幾秒，當然這種回（huí）轉軸結構比較複雜（zá），價格也昂貴。 
目前臥式加工中心工作台（tái）可以做到大於1.25m2，對第一種五軸設置方式沒有什麽影響。但是第二種五軸設置方式比較困難，因為1.25m2的工作台做（zuò）A軸的回轉，還要與工作台中間的B軸回轉台聯動確實勉為（wéi）其難。臥式加工（gōng）中心的主軸轉速（sù）一般在10,000rpm以上，由於臥式設置的主軸（zhóu）在徑向有自重力，軸承高速空運（yùn）轉時徑向（xiàng）受（shòu）力（lì）不均等，加上還要采用較大的BT50刀柄，一般最高可達20,000rpm。臥式加工中心（xīn）快速進給達到30～60m/min以上，主軸電機功率22-40KW以上，刀庫容量按需要可從40把增加到160把，加工能力遠遠超過一般立式加工中心，是重型機械加工的首選。
加工中心大多可設計成雙工作台交換，當一個工作（zuò）台在加（jiā）工（gōng）區內運行，另一工作台則在加工區外更換工件，為（wéi）下一個工件的加工做準備，工作台交換的時間視工作（zuò）台大小，從幾秒到幾十秒即（jí）可（kě）完成。最新設計的加工中心（xīn）考（kǎo）慮到結構上要適合組成模塊式製造單元（FMC）和柔性生產線（FMS），模塊式製造單元一般至少有兩台加工中心和四個交換工作台組成，加工中心全部並排放置，交換工作台在機床前一字形排開，交換工作台多的可以排成兩行、甚至雙層設計（jì）。兩邊各有一個工位（wèi）作為上下工件的位置，其（qí）餘工位上的交換工作台安裝著工件等待加工，有一輛小車會按照係統指令，把裝著工件的交換（huàn）工作台送進加工中心，或從加工中心上取出（chū）完成加工（gōng）的交換工作（zuò）台，送到下一個工位（wèi）或（huò）直（zhí）接送到下料工位，完成整個加工操作（zuò）。柔性生產線除了（le）小車（chē）、交換工作台之外，還有統一的（de）刀具庫，一般會（huì）有（yǒu）幾百把刀具，在係統中存（cún）入刀具（jù）的身份編碼（mǎ）信息，再通過刀具輸送係統送進加工中（zhōng）心，並把用（yòng）完的刀具（jù）取（qǔ）回，柔性生產線往往（wǎng）還需要一台FMS的控製器來指（zhǐ）揮（huī）運行。
過（guò）去五（wǔ）軸加工中心多為德國、美國、日（rì）本、意大利製造，令人欣喜（xǐ）的是今年3月在上海舉行的“中（zhōng）國數控機床展覽會（huì）”上，展出了多台國內生產的五軸加工中心。如濟（jì）南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯動加工中心，工作（zuò）台長6m,寬2m，采用立（lì）式主軸（zhóu）回轉，A軸（zhóu）轉角±100度，C軸轉角±200度，這個龐然大物吸引（yǐn）了許多參觀者，它標誌著中國數控機床工業達到了先進（jìn）水平。上海第三（sān）機床廠、第四機床廠製造的立臥加工（gōng）中（zhōng）心，工作（zuò）台630mm2，采用高速內冷電主軸，主軸可立、臥轉換，工作（zuò）台可以360度等分，類似於上述簡單配置為立、臥轉換的三軸加工中心，可對工件實現（xiàn）五麵體加工，盡（jìn）管（guǎn）還沒有配置五（wǔ）軸，也非常（cháng）實用。
加工中心的發（fā）展與未來

現在加工中心逐漸成為機械加工業中最主要的（de）設備，它加工範圍廣（guǎng），使用量大。近年來在品種（zhǒng）、性能、功能方麵有很（hěn）大的發展（zhǎn）。品種：有新型的立、臥五軸聯動加工中心，可用於航空、航天零件加工；有專門用於模具加工的（de）高性能加工中心，集成三維CAD/CAM對模具複雜的曲麵超精加工；有適（shì）用於汽車、摩托車（chē）大批量零件加工的高速加工中心，生產效率高且具備柔性化。性能：普遍采用了萬轉以（yǐ）上的電主軸（zhóu），最高可達6～10萬轉；直（zhí）線電機（jī）的應用使（shǐ）機床加速度達（dá）到了3-5g；執行ISO/VDI檢測標準，促使製造商提（tí）高加工中心的雙向定位精（jīng）度。功能：糅合了激光加工的複（fù）合功能，結構（gòu）上適合於組成模塊式（shì）製造單元（FMC）和柔性生產線（FMS），並具有機電、通訊一體化功能。
領先一步的機床製造商正在構想2010年的“加工中心”，它將是萬能型的設（shè）備，可用於車（chē）、銑、磨、激光加工等，成為真正意義上的加工中心（xīn）。全自動地從材料送進，到成品產出，粗精加工、淬硬（yìng）處理、超精加工（gōng），自動檢測、自動校正，將無所不能。設備將重視環保、節（jiē）能，呈現出綠色製造（zào）業的標誌（zhì）。21世紀時（shí）代特征的IT功能（néng）是絕對不可少的，設備將通（tōng）過網（wǎng）絡與外界交換信息（xī），獲得最新的技（jì）術成果（guǒ），人類的智慧將在（zài）高科技產品加工中心上得到充分的展現。