對于20世紀(jì)初的機(jī)械師來說，制造零件和結(jié)構(gòu)將是多么具有挑戰(zhàn)性。當(dāng)時(shí)他們可用的最好的機(jī)床是鑿子、錘子和手動車床。但在1952年Richard Kegg開發(fā)出第一臺計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器后，一切都發(fā)生了變化。

從那時(shí)起，CNC加工技術(shù)不斷進(jìn)步，從簡單的用打孔卡控制的三軸機(jī)床發(fā)展到更復(fù)雜的五軸數(shù)控機(jī)床。

5軸CNC機(jī)床是一種加工技術(shù)，可為您制造的零件尺寸和形狀提供無限的可能性。它具有高精度和高精度，深受頂級機(jī)械工廠的信賴，可以制造您提出的幾乎任何設(shè)計(jì)。

在本文中，我們將介紹5軸CNC機(jī)床的基礎(chǔ)知識。我們將首先解釋什么是5軸數(shù)控機(jī)床及其工作原理，然后討論它相對于傳統(tǒng)類型數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢。

什么是五軸CNC機(jī)床？

為了幫助理解什么是5軸機(jī)床，我們首先解釋一下CNC加工中軸數(shù)的含義。

加工軸數(shù)描述了CNC切削刀具（或工件）可以移動以生產(chǎn)所需加工零件的方向數(shù)。例如，傳統(tǒng)的CNC機(jī)床通常具有三軸計(jì)數(shù)，這意味著它們的切削刀具可以跨X、Y和Z軸移動-在X軸上橫向移動，在Y軸上垂直移動，在Y軸上前后移動。Z軸（見圖1）。

5軸CNC機(jī)床在這三個(gè)線性軸的基礎(chǔ)上還能夠傾斜（和旋轉(zhuǎn)）固定工件的工作臺，如圖1所示。這兩個(gè)新的旋轉(zhuǎn)軸通常稱為A軸（或傾斜工作臺）軸）和C軸（或工作臺旋轉(zhuǎn)軸）；它們允許您加工比3軸CNC機(jī)床更復(fù)雜的幾何形狀。

5軸CNC機(jī)床如何工作？

與其他CNC機(jī)床一樣，5軸數(shù)控機(jī)床依靠計(jì)算機(jī)指令來控制切削刀具（和工件）的運(yùn)動來制造所需的零件。

5軸CNC加工流程首先由設(shè)計(jì)人員使用SolidWorks和Autodesk Inventor等CAD工具創(chuàng)建所需零件的3D CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）模型。接下來，機(jī)械師將此CAD模型導(dǎo)出到CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）軟件中，該軟件將繪圖轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序（也稱為G代碼）。

G代碼包含控制刀具沿線性軸（X、Y和Z軸）運(yùn)動以及工作臺沿旋轉(zhuǎn)軸（A和C軸）運(yùn)動以生產(chǎn)所需零件的指令集。

5軸–它從哪里來

這一切都?xì)w功于法國哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家笛卡爾。這個(gè)故事和牛頓的蘋果一很相似。有一天，笛卡爾躺在床上，發(fā)現(xiàn)一只蒼蠅。當(dāng)他看到它時(shí)，他意識到他可以使用三個(gè)數(shù)字來描述它在房間中的位置，這三個(gè)數(shù)字由變量X、Y和Z表示——我們現(xiàn)在稱之為笛卡爾坐標(biāo)系，盡管現(xiàn)在仍然在使用它。事實(shí)上，笛卡爾去世已經(jīng)過去了300多年。

現(xiàn)在，您可能想知道另外兩個(gè)來自哪里。除了描述蒼蠅在空間中的位置之外，還可以描述它的方向。因此，圍繞X滾動的蒼蠅將是第四軸，而第五軸將是圍繞Y旋轉(zhuǎn)的蒼蠅。有些人還認(rèn)為還有第六軸，圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)。

5軸–可能的配置

您為5軸CNC銑床選擇的配置決定了將使用三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的哪一個(gè)。有兩種主要配置-耳軸式機(jī)器和旋轉(zhuǎn)式機(jī)器。

耳軸式五軸數(shù)控銑床采用A軸繞X軸旋轉(zhuǎn)，C軸繞Z軸旋轉(zhuǎn)，而回轉(zhuǎn)式五軸數(shù)控銑床采用B軸軸繞Y軸旋轉(zhuǎn)，C軸繞Z軸旋轉(zhuǎn)。

兩者之間的主要區(qū)別在于旋轉(zhuǎn)軸的表達(dá)方式——在耳軸式中，它是通過工作臺的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，而在五軸數(shù)控銑床的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)式中，它是通過工作臺的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。主軸的旋轉(zhuǎn)。兩者都有各自的優(yōu)點(diǎn)，所以使用哪一種主要取決于需要做什么。

五軸數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是什么？

超過一半的CNC生產(chǎn)零件需要五面加工，這就是為什么越來越多的制造商決定將其納入其服務(wù)中。此外，與3軸加工等相比，5軸CNC加工具有許多優(yōu)勢，例如：

1、單一設(shè)置

由于五軸數(shù)控機(jī)床具有五個(gè)軸，因此您可以一次設(shè)置工件；然后，機(jī)器會處理創(chuàng)建您想要的零件所需的每個(gè)加工操作。這與傳統(tǒng)的3軸機(jī)器有很大不同，在傳統(tǒng)的3軸機(jī)器中，您需要多個(gè)機(jī)器設(shè)置來制造復(fù)雜的幾何形狀。

5軸CNC機(jī)床的單一設(shè)置特性使您能夠快速加工復(fù)雜零件，同時(shí)降低成本并減少傳統(tǒng)CNC機(jī)床中普遍存在的錯(cuò)誤。

2、更短的切削刀具和更好的表面光潔度

5軸CNC機(jī)床的第四軸和第五軸可讓您使工件更靠近切削刀具。這意味著您可以使用較短的切削刀具，這些刀具不易受到振動的影響，并且可以實(shí)現(xiàn)更好的表面光潔度。

3、更高的精度

由于運(yùn)動靈活性，5軸CNC機(jī)床比3軸機(jī)床精確得多，這就是為什么它們不僅可以生產(chǎn)更光滑的零件，而且還可以生產(chǎn)對于3軸機(jī)床來說過于復(fù)雜的零件。

4、更多業(yè)務(wù)

5軸CNC加工可用于生產(chǎn)許多3軸加工根本不適合的零件。

雖然使用5軸CNC加工有更多好處，但以下是最重要的好處。

5軸CNC加工常見用途

5軸CNC加工由于其效率和生產(chǎn)復(fù)雜形狀的能力，可用于生產(chǎn)許多不同行業(yè)中使用的零件。以下是最常利用該技術(shù)的行業(yè)的一些示例：

航空航天——這個(gè)行業(yè)需要非常精密的機(jī)器，因?yàn)樾螤罘浅?fù)雜和獨(dú)特。

醫(yī)療–5軸CNC加工可以幫助醫(yī)療設(shè)備制造商生產(chǎn)設(shè)備、植入物以及其他需要超高精度制造的設(shè)備，以滿足嚴(yán)格的醫(yī)療保健標(biāo)準(zhǔn)。

軍事——另一個(gè)使用5軸CNC加工來生產(chǎn)所需零件的行業(yè)。一些可能的應(yīng)用包括潛艇零件、高性能發(fā)動機(jī)零件、渦輪機(jī)和壓縮機(jī)葉片、智能武器、傳感器、隱形應(yīng)用，在某些情況下還包括核武器。

能源設(shè)備——生產(chǎn)能源設(shè)備零件通常需要使用難以加工的材料。通過5軸CNC加工，您可以使整個(gè)過程變得更簡單、更高效。