五轴车铣复合加工技术的现状与发展趋势

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1、五轴车铣复合加工技术的现状与发展趋势日期：2009-11-9　来源：航空制造网[大中小] 　五轴车铣技术是20世纪90年代发展起来的复合加工技术，是一种在传统机械设计技术和精密制造技术基础上，集成了现代先进控制技术、精密测量技术和CAD/CAM应用技术的先进机械加工技术。这种加工技术的实质是一种基于现代科技技术和现代工业技术的工艺创新并引发相关产业工艺进步和产品质量提升的新技术。　　五轴车铣中心是五轴车铣技术的载体，是指一种以车削功能为主，并集成了铣削和镗削等功能，至少具有3个直线进给轴和2个圆周进给轴，且配有自动换刀系统的机床的统称。这种车铣复合加工中心是在

2、三轴车削中心基础上发展起来的，相当于1台车削中心和1台加工中心的复合。因此可以在1台车铣中心上，经过一次装夹，完成全部车、铣、钻、镗、攻丝等加工，其工艺范围之广和能力之强，已成为当今复合加工机床的佼佼者，是世界范围内最先进的机械加工设备之一。　　五轴车铣中心的先进性表现在其设计理念上。在通常的机械加工概念中，1个零件的加工，少则一两工序，多则上百工序，要经过多台设备的加工来完成，要准备刀具、工装夹具。对复杂的零件来说，有的一套工装的准备就需要三、五个月的时间，即使不考虑经济成本，三、五个月的时间很可能会错过许多商品机遇和战略机遇。在汽车、家电等批量生产行业，为

3、了提高效率和自动化水平，广泛采用自动化生产线，庞大的物流系统构成了自动线很主要的一部分，同时是一个占钱、占地的部分，也是故障多发的部分，对复杂形面的加工，物流更是一个大问题。零件的多次装夹和基准转换，有时带来不必要的工序，同时也使零件加工精度丧失。　　五轴车铣复合加工中心从设计概念上解决了这个问题，它是一次装夹，完成加工范围内的全部或绝大部分工序，实现了从复合加工到完整加工的飞跃。　　这种完整加工的设计理念有以下几方面好处：　　（1）缩减生产过程链和减少在制品数量。　　完整加工大大缩短了生产过程链，而且由于把加工任务只交给一个工作岗位，不仅使生产管理和计划调度

4、简化，而且透明度明显提高，无需复杂的计划系统就能够迅速解决所发生的事情并使之优化。工件越复杂，它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。同时由于生产过程链的缩短，在制品数量必然减少，可以简化生产过程管理。　　（2）减少基准转换，提高加工精度。　　工序集成化不仅提高了工艺的有效性，由于零件在整个加工过程中只有一次装卡，加工的精度更容易获得保证。　　（3）减少工装夹具数量和占地面积。　　尽管加工中心机床的单台设备价格较高，但由于过程链的缩短和设备数量的减少，工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少，从而降低了总体固定资产的投资、生产运作和管理的成本。　

5、　（4）缩短产品研发周期。　　可持续发展是企业的一个重要战略目标，其前提是产品的不断更新。在竞争日益激烈的环境下，机会转瞬即逝，这就要求产品研发周期不能太长。对于航空航天领域的企业，新产品零件越来越复杂，精度也越来越高，因此具备高柔性、高精度、高集成性和完全加工能力的五轴车铣复合加工中心可以很好地解决新产品研发中复杂零件加工的精度和周期问题，大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。　　五轴车铣中心功能　　五轴（有时为六轴）分别为3个或4个直线轴（X轴和E轴、Y轴、Z轴）以及2个回转轴（C轴、B轴）。　　X、Y、Z构成三维空间，在加工中，X轴、E轴形成回转体的径向

6、尺寸或复杂曲面的插补铣加工；Y轴形成刀具与主轴中心的偏离，可用于钻偏心孔、平面的Y向铣削或复杂曲面的插补加工；Z轴形成回转体的轴向尺寸或可用于平面的Z向铣削复杂曲面的插补加工。C轴为绕Z轴旋转的轴,在回转体上实现周向进给，分度和定向停车，用于端面钻孔和插补铣削加工。　　E轴为X轴的平行轴，是为实现某些特殊功能而附加的轴。　　B轴为绕Y轴旋转的轴,形成刀具与主轴回转中心的夹角,当作为连续轴插补加工复杂曲面时，刀具可以保持连续垂直于零件轨迹的切线方向。（2）Y轴形式。　　日式车铣复合加工中心的Y轴是虚拟Y轴，是X轴和一个与X轴有一定夹角Y′的轴差补来实现。Y坐标与

7、X坐标的垂直关系由差补精度决定。在实现Y坐标方向运动时，X轴和Y′轴同时运动。对两轴运动的动态特性要求较严格，这种形式X轴拖动重力轻，易于控制，受部局影响Y轴行程较小。　　欧式车铣复合加工中心，是机械保证，Y与X、Z垂直，可达到较高精度，这在铣削Y向平面时易于达到理想的平面质量。这种部局Y向行程比日式大1/3左右。　　（3）刀具动力主轴。　　日式车铣复合加工中心刀具动力主轴通常采用电主轴，动力主轴箱体积一般很大，相对来说主轴直径较小，采用角接触球轴承，这种设计可实现较高转速，属高速小扭矩主轴，扭矩一般≤150N·m，对于大刀具悬伸和重负载切削不利。在小切深、高

8、转速方面有优势。主轴寿命相对较低，到达