五轴联动数控机床加工中心的结构

五轴联动加工中心大多是“3+2”的结构，即X,Y,Z三个直线运动轴加上分别绕X YZ轴旋转的A，B，C三个旋转轴中的两个旋转轴组成。这样，从大的方面分类，就有X，Y，Z，A，B；X，Y，Z，A，C；X，Y，Z，B，C三种形 式。根据二个旋转轴的组合形式不同来划分，大体上有双转台式、转台加摆头式和双摆头式三种形式。这三种结构形式由于物理上的原因，分别决定了五轴联动机床 的规格大小和加工对象的范围。

1.双转台结构的五轴联动机床

设置在床身上的工作台可以围绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30°至一120°。工作台的中间还没有一个回转台绕Z轴 旋转，定义为C轴，C轴一般能进行360°回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面部可以由立式主轴进行加工。 A轴和C轴小分度值一般为0.001°，这样又可以招工件细分成任意角度，加工出倾斜面、顾斜孔等。A轴和C轴如与X、Y、Z三个直线轴实现联动，就可加 工出复杂的空间曲面，当然这需要数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工 作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大干等于90°时，工件切削时会对工作台带来很大的承裁力矩。

2.转台加摆头式结构的五轴联动机床

由于转台可以是A轴、B轴或C轴，摆头也是一样，可以分别是A轴、B轴或C轴，所以转台加上摆头式结构的五轴联动机床可以有各种不 同的组合，以适应不同的加工对象。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计得非常大。客机庞大的机身、巨大的发动机壳部可以在这类加工中 心上加工。这种设计还有一大优点：在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心钱垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很 差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。

这种结构非常适合模具高精度曲面加工，同时也是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度桔度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。

3.双摆头式结构的五轴联动机床

由于结构本身的原因摆头中间一般有一个带有松拉刀结构的电主轴，所以双摆头自身的尺寸不容易做小，一般在400一500mm，加上 双摆头活动范围的需要，所以双摆头结构的五轴联动机床的加工范围不宜太小，而是越大越好，一般为龙门式或动梁龙门式，龙门的宽度在2000一3000mm 以上为好。

目前较先进的双摆头式五轴联动机床的摆头结构一般采用“零传动”技术的扭矩电动机“零传动”技术在旋转轴中的应用是解决其传动链刚 性和精度的理想的技术路线。随着技术的发屁，扭短电动机的制造成本大大下降，市场价格也随之下降，这一进程将促使五轴联动机床的制造技术大大地前进一步。