五轴数控加工的特点与优势

与三轴数控加工设备相比，五轴联动数控机床有以下特点及优势。

1．改善切削状态和切削条件

如图5-19（a）所示，左图为三轴切削方式，当切削刀具向顶端或工件边缘移动 时，切削状态逐渐变差，为保持最佳切削状态，就需要旋转工作台。如果要完整加工不规则平面，还需要将工作台以不同方向多次旋转。

由图5-19（b）所示刀尖位置比对图可知，五轴机床偏转刀具可以避免球头铣刀中心点切削速度为0（图5-19（b）左）的情况，以获得更好的表面质量。

图5-19　五轴切削加工优势对比

（a）三轴切削与五轴切削方式；（b）球刀刀尖位置比对图

2．效率提升与干涉消除

如图5-20所示，针对叶轮、叶片和模具陡峭侧壁加工，三轴数控机床由于干涉问题无法满足加工要求，五轴数控机床则可以通过刀轴空间姿态角控制，完成此类加工内容。同时可以实现短刀具加工深型腔，有效提升系统刚性，减少刀具数量，避免专用刀具，扩大通用刀具的使用范围，从而降低了生产成本。此外，如图5-21所示，对于一些倾斜面，五轴数控加工能够利用刀具侧刃以周铣方式完成零件的侧壁切削，从而提高加工效率和表面质量，而三轴数控加工则依靠刀具的分层切削和后续打磨来逼近倾斜面。(www.xing528.com)

图5-20　五轴在陡峭侧壁加工避免刀具干涉

图5-21　五轴在斜侧壁特征零件加工中的应用

3．生产制造链和生产周期缩短

如图5-22所示，五轴数控机床通过主轴头偏摆进行侧壁加工，不需要进行多次零件装夹，有效减少了定位误差，提高了加工精度。同时五轴数控机床制造链的缩短，设备数量、工装夹具、车间占地面积和设备维护费的减少，更有效地提升了加工质量。此外，生产制造过程链的缩短，使生产管理和计划调度得以简化。复杂零件的五轴加工相对于传统工序分散的加工方法更具优势，尤其是在航空航天、汽车等领域，具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五轴数控机床，能够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，大大缩短了新产品研发周期并提高了研发成功率。

图5-22　五轴一次装夹加工多面航空结构件