五軸加工：如何讓復(fù)雜零件一次成型成為可能？

在深圳拓維模型的車(chē)間里，一臺(tái)五軸加工中心正在自動(dòng)運(yùn)行，0.02mm的刀具在鋁合金塊料上優(yōu)雅地旋轉(zhuǎn)、傾斜，五天時(shí)間，一個(gè)具有復(fù)雜曲面的醫(yī)療器械部件已初見(jiàn)雛形。

“這個(gè)心臟介入設(shè)備的精密部件，有7個(gè)不同角度的流道孔和空間曲面，傳統(tǒng)三軸機(jī)床根本無(wú)法一次加工完成，”車(chē)間主管指著正在加工的零件說(shuō)，“而我們的五軸設(shè)備，僅需一次裝夾就能完成全部加工，精度達(dá)到±0.02mm。”

什么是五軸加工？

五軸加工，顧名思義，是指在傳統(tǒng)的三軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上，增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，使刀具能夠從任意方向接近工件。這意味著加工復(fù)雜零件時(shí)不再需要多次重新裝夾。

“五軸加工中心能同時(shí)控制三個(gè)直線(xiàn)軸及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)空間復(fù)雜曲面加工。”它通過(guò)改變刀軸方向，克服了傳統(tǒng)三軸加工的諸多不足。

五軸加工的核心優(yōu)勢(shì)

精度與效率的雙重飛躍

“我們?yōu)楹娇蘸教炜蛻?hù)加工的一個(gè)葉輪部件，有22個(gè)扭曲葉片，葉片之間間隙只有3mm，”拓維模型技術(shù)總監(jiān)拿起一個(gè)樣品解釋?zhuān)笆褂萌S機(jī)床需要加工12天，而且很多部位根本無(wú)法到位。而五軸設(shè)備僅用4天就完成了，且表面質(zhì)量遠(yuǎn)超客戶(hù)要求。”

五軸加工適合於複雜工件的製造，由於擁有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，相較於傳統(tǒng)的三軸加工，不僅造型能力優(yōu)越，其生產(chǎn)效率亦顯著提高。

復(fù)雜零件一次成型

生活中，像曲面玻璃模具等異形零部件，使用三軸或四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，以“固定姿態(tài)+分步加工”方式切削，往往存在誤差，只有五軸聯(lián)動(dòng)才能實(shí)時(shí)調(diào)整姿態(tài)，一次性滿(mǎn)足所有要求。

減少裝夾次數(shù)，降低成本

“五軸加工中心能加工直徑在550毫米以?xún)?nèi)的復(fù)雜五金零件，實(shí)現(xiàn)鉆孔、攻牙、銑一步到位。”傳統(tǒng)加工方式中，一個(gè)復(fù)雜零件可能需要5-6次裝夾，而五軸加工只需一次裝夾，大大縮短了工時(shí)，降低了成本。

五軸加工的應(yīng)用場(chǎng)景

五軸加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、醫(yī)療器械等高精度要求的領(lǐng)域。

在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，沈陽(yáng)機(jī)床已形成摩擦焊專(zhuān)機(jī)、副車(chē)架五軸立式加工中心、球籠倒立車(chē)、扭力梁雙面銑等一系列專(zhuān)業(yè)化解決方案。

航空航天領(lǐng)域

“我們?yōu)闊o(wú)人機(jī)客戶(hù)加工的碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼模具，型面精度要求0.03mm以?xún)?nèi)，”項(xiàng)目經(jīng)理介紹，“五軸加工的高精度特性確保了模具質(zhì)量，客戶(hù)批量生產(chǎn)的機(jī)翼裝配間隙均勻一致。”

醫(yī)療器械制造

“像人工關(guān)節(jié)、手術(shù)器械這類(lèi)產(chǎn)品，往往有復(fù)雜的解剖學(xué)曲面。五軸加工能夠完美再現(xiàn)這些復(fù)雜曲面，這是傳統(tǒng)機(jī)床難以企及的。”

文化創(chuàng)意領(lǐng)域

在2025年中國(guó)（恩平）第一屆智能裝備&機(jī)床博覽會(huì)上，國(guó)漫頂流IP手辦引發(fā)眾人圍觀。這些由五軸加工中心雕刻的“悟空”手辦，鎧甲閃著冷冽金屬光澤，金箍棒上的龍紋清晰可見(jiàn)。 “傳統(tǒng)手工雕刻耗時(shí)起碼一周以上，而使用五軸加工中心，從建模到完成僅用25小時(shí)，且能批量加工。”

五軸加工的技術(shù)突破

中國(guó)在五軸加工領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展。2020年，歷經(jīng)8年努力，中國(guó)“S試件”五軸機(jī)床檢測(cè)方法正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這也是我國(guó)金屬切削機(jī)床專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域首項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

“S試件”，看似只是一個(gè)S形的曲面，卻非常巧妙地將精密零件的若干加工特征集成起來(lái)。一個(gè)試件，即可檢測(cè)機(jī)床的加工精度、幾何精度、定位精度、綜合加工效率等。

“只要一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床能夠加工合格的‘S試件’，那么這臺(tái)機(jī)床就能安全用于復(fù)雜精密零件加工。”

如何選擇五軸加工服務(wù)？

考察技術(shù)團(tuán)隊(duì)

“五軸編程遠(yuǎn)比三軸復(fù)雜，需要工程師有豐富的空間想象能力和工藝經(jīng)驗(yàn)，”拓維模型編程主管說(shuō)，“我們團(tuán)隊(duì)有12年五軸編程經(jīng)驗(yàn)，能為客戶(hù)提供最優(yōu)的工藝方案。”

評(píng)估質(zhì)量體系

“我們嚴(yán)格遵循‘S試件’檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，確保每臺(tái)設(shè)備出廠(chǎng)前都能通過(guò)這一嚴(yán)格測(cè)試。同時(shí)，我們每臺(tái)設(shè)備都配備三坐標(biāo)檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)全流程質(zhì)量監(jiān)控。”

五軸加工的未來(lái)趨勢(shì)

隨著制造業(yè)向高端化、智能化轉(zhuǎn)型，五軸加工技術(shù)正迎來(lái)快速發(fā)展。科德數(shù)控作為我國(guó)自主可控高端五軸機(jī)床骨干企業(yè)，已累計(jì)向航天科技、航天科工等重點(diǎn)企業(yè)交付各類(lèi)高端五軸機(jī)床1600余臺(tái)。

“十五五”期間，中國(guó)五軸加工技術(shù)將繼續(xù)向高精度、高效率、智能化方向發(fā)展。像沈陽(yáng)機(jī)床這樣的企業(yè)，已開(kāi)始布局人形機(jī)器人配套領(lǐng)域，研發(fā)有針對(duì)性的專(zhuān)用高效數(shù)控機(jī)床。

結(jié)語(yǔ)

五軸加工技術(shù)正在重塑制造業(yè)的邊界。從航空航天到醫(yī)療器械，從新能源汽車(chē)到文化創(chuàng)意，五軸加工以其無(wú)可替代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為高端制造的必備利器。

“每個(gè)深夜，當(dāng)我們的五軸加工中心仍在工作時(shí)，我知道又有一個(gè)高精度零件即將誕生，”車(chē)間主管感慨道，“能夠參與中國(guó)制造業(yè)的升級(jí)歷程，幫助客戶(hù)把不可能的設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)，這是我們的價(jià)值所在。”

在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，掌握五軸加工技術(shù)，可能正是企業(yè)領(lǐng)先一步的關(guān)鍵。它讓設(shè)計(jì)師可以擺脫工藝約束，專(zhuān)注于創(chuàng)造更優(yōu)秀的產(chǎn)品，最終推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

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