１ 立式五軸數控加工中心的型式
五軸加工因為多了兩個旋轉軸，因而具備了一些三軸加工所沒有的優點，如生產率較高和較短的設定時間，而且極適合用于復雜幾何曲面的加工，如渦輪葉片、葉輪和其他高附加值的產品。
數控加工中心機構上的運動坐標系通常以右手直角笛卡爾坐標系定義：Ｘ，Ｙ，Ｚ 三個線性移動軸和分別繞著Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸旋轉的Ａ，Ｂ，Ｃ 軸，線性軸依手指所指方向為正方向，旋轉軸依手指指向的順時針為正方向，如圖１所示。所以五軸數控加工中心泛指包含３個直線軸及２個旋轉軸，可同時進五軸同步運動加工的機器。因為５軸數控加工中心具備５個自由度，若按旋轉軸的旋轉方向不同來規劃刀具的切削移動方向則可以配置出許多型式，見表１。從中歸納出的３種最基本的五軸立式加工中心的布局如圖２所示。
因為五軸立式加工中心的旋轉軸配置方式不同，故加工特性也不同，應根據加工工件來選擇適當的加工中心，以避免加工困難和精度不夠。不同構型五軸立式加工中心的加工特性如下：
（１）型式ａ：工作臺傾斜型，即兩旋轉軸在工作臺。①主軸可在Ｘ，Ｙ，Ｚ 三軸上作移動，平臺在Ａ，Ｃ 軸上可旋轉；②此型式為在一般三軸機器的平臺上加裝傾斜與旋轉伺服機構，降低夾具成本，是最經濟的方式，也是應用較普遍的機型；③主軸負載較小、剛性高，可承受重切削；④沿Ｃ 軸動作，在環形和輪廓外形上有較好的復雜曲面加工能力；⑤適用于中小型工件加工，因為大型工件需要較大扭矩的旋轉移動平臺；⑥實際加工時，只需沿著Ｚ 軸就能輕松進退刀，加工傾斜面及孔時，可用三軸加工進行程序設計，并可用刀具補償功能。
（２）型式ｂ：主軸傾斜型，即兩旋轉軸在刀具軸。
①由主軸頭在旋轉分度以及傾斜分度的動作來完成切削加工；②因主軸具有５個自由度，不適合重切削；③適合大型工件加工，如汽車鈑金模具或航天零件。
（３）型式ｃ：工作臺／主軸傾斜型，即兩個旋轉軸分別在刀具軸及工作臺，具有３個平移和１個旋轉自由度的主軸及一個旋轉平臺。
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２ 五軸加工特性分析
傳統三軸數控加工中心只有３個正交的Ｘ，Ｙ，Ｚ軸，刀具只能沿著此三軸做線性平移，而使加工工件幾何形狀受限，而五軸數控加工中心多了２個旋轉軸，在同步運動控制下，允許刀具以適當的傾斜方向對工件加工，銑刀經由刀軸方向改變而提高表面精度及提升加工效率。圖３為三軸加工中心在凹凸曲面加工路徑中出現的干涉。
圖４為三軸與五軸齒輪加工模式比較。三軸聯動數控機床利用端銑刀銑削加工齒輪時，由于機床無法旋轉刀具軸向，只能線性移動加工銑削齒輪表面輪廓，其表面加工紋理如圖４（ａ）所示，在齒輪高速傳動時，兩齒面間的摩擦會造成嚙合運動不順暢且噪聲較大，故該加工方式只適用于低轉速機械傳動齒輪的加工。采用五軸數控加工中心進行齒輪銑削加工時，因刀具軸向可根據加工方式改變，也可規劃不同刀具進給方向或可規劃較小的刀具路徑間距來滿足需求，可得到良好的加工結果，所以五軸加工較三軸加工效果好。
３ 結論
綜上所述，應用五軸加工的特點如下（見圖５）：①加工多個斜角倒勾曲面時，利用旋轉軸直接旋轉工件可避免刀具干涉，并節省校正精度的時間；②采用五軸加工方式及刀軸角度變化，可以避免刀具頂點摩擦，延長刀具壽命；③使用刀側切削可減少加工道次，獲得最佳質量，提升加工效能；④當傾斜角很大時，可降低工件變形量；⑤可減少使用各種成型刀，通常用一般刀具即能完成加工。
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