1.2　多軸銑機床

所謂“工藝”是指將原材料或半成品加工成產品的方法、技術等。機床是工藝的基礎，要了解多軸數控銑工藝首先就要了解數控機床，尤其是要了解多軸數控機床。

1.2.1　認識多軸銑機床

自從20世紀50年代，美國麻省理工學院研制了世界第一臺試驗性數控系統機床以來，數控銑機床發展至今已經有60多年的歷史了。因為這種設備解決了機械加工中的很多難題，人們利用它可以制造出很多結構復雜的產品，隨著人類生產需求的日益增長，促進了數控機床技術得到很快的發展。

根據數控機床系統同時控制聯動軸的個數可以分為以下幾種。

（1）二軸半聯動機床

可以同時控制2個軸。這個機床所能識別的數控程序的特征是：其中一段數控程序的X、Y、Z三個數值不能同時出現。至今有些數控編程系統軟件（如Cimatron、Mastercam等）里的刀路類型仍有這個功能。執行開粗程序時，由于機床不能執行螺旋下刀命令，需要事先在毛坯上鉆孔，刀具就是從這個進刀孔下刀進行分層銑削。這種機床已經停產。

（2）三軸聯動機床

可以同時控制3個軸，這是目前普遍使用的數控機床。這種機床使用的數控程序特征是：在一段程序里可以同時出現X、Y、Z三個數值。開粗時可以順利地執行螺旋下刀指令，而不必在毛坯上鉆孔。

（3）四軸聯動機床

可以同時控制4個軸，在一段數控程序里可以同時出現如X、Y、Z、A這樣的指令。工作情況一般是：工件一邊在繞X軸旋轉（即A旋轉軸），刀具一邊可以沿著X、Y、Z三個坐標數值在移動。這種機床結構特點是：在傳統三軸機床的工作臺上另外安裝一個旋轉工作臺（當然還可以是XYZB型）。

（4）五軸聯動機床

可以同時控制5個軸。在一段數控程序里，除了可以同時出現X、Y、Z三個數值外，另外還可以出現A、B、C三個中的兩個旋轉指令。

常見典型的結構是雙轉臺式五軸聯動數控銑床。這種簡易機床結構特點是：在傳統三軸機床的工作臺上，另外安裝一個搖籃式雙轉旋轉工作臺。有些就用搖籃式雙轉旋轉工作臺替代三軸工作臺。

這種機床工作情況一般是：工件一邊在繞X軸旋轉（即A旋轉軸）及Z軸旋轉（即C旋轉軸），刀具一邊可以沿著X、Y、Z三個坐標數值在移動。

隨著科學技術的發展，五軸以上的虛軸機床也已經出現了，這種機床一般是通過連桿運動實現了主軸的多自由度運動。

1.2.2　坐標軸定義

多軸數控銑機床是在傳統的三軸銑機床已經具備的X、Y、Z三個線性軸基礎之上再增加了至少一個繞線性軸旋轉的軸（如A軸、B軸或者C軸）的數控機床。如果有了第4軸的機床就稱為四軸機床，如果有第4軸和第5軸的機床就稱為五軸機床，這兩種類型機床統稱為多軸機床。

根據ISO標準，數控機床坐標系統采用右手直角笛卡兒坐標系進行定義，線性軸用直角坐標系X、Y、Z表示，其正方向遵循右手定則來判定。而旋轉軸用A、B、C分別表示繞X、Y、Z的旋轉軸，其方向用右螺旋法則判定。

通俗地講，對于立式機床來說，觀察者面向機床而站，觀察主軸上安裝的刀具運動的方向，向上移動的方向就是Z正方向，向右移動就是X正方向，離開觀察者向里移動就是Y正方向。

用右手握住X軸，大拇指指向X正方向，則四指環繞的方向就是A軸正方向。用右手握住Y軸，大拇指指向Y正方向，則四指環繞的方向就是B軸正方向。用右手握住Z軸，大拇指指向Z正方向，則四指環繞的方向就是C軸正方向。

對于雙轉臺五軸聯動機床來說，刀具方向始終是互相平行的，工作臺實際旋轉的正方向與此規定正好相反。沿著X軸正向朝負方向看，順時針旋轉方向就是A軸的正方向。沿著Y軸正向朝負方向看，順時針轉動的方向就是B軸的正方向。沿著Z軸正向朝負方向看，順時針旋轉的方向就是C軸的正方向。

1.2.3　五軸聯動機床常用類型

根據常用五軸聯動機床的結構特點，可以分為以下方式。

按照結構形式，典型的機床結構有：

①雙轉臺型，如XYZAC型機床；

②一轉臺和一擺臂，如XYZBC型；

③雙擺臂，如XYZAB型。

其他類型的多軸機床還有：

①非正交結構，如Deckel-Maho公司出的一種機床，其B軸中心線與XY平面夾角為45°；

②在三軸機床工作臺上附加旋轉工作臺成為五軸銑床。如果這種機床沒有聯動功能，也稱“3+2”型機床。

五軸機床如果裝有刀庫就稱為五軸加工中心，可以加工出一些三軸機床無法加工或者很困難才能加工出的零件，如：①核潛艇上的整體葉輪、發動機渦輪葉片；②飛機發動機上的復雜結構件需要一次性加工的零件；③具有倒扣結構的模具類零件。

機床是否具有聯動功能將直接影響著機床的性能和價格，有時相差會很大，企業應該根據所生產零件產品的特點和實際需要，慎重選購這種類型的機床。一般來說，如果產品的倒扣曲面和正常曲面之間的過渡要求很精確地連接，則五軸聯動機床就達到滿意的加工效果，而非聯動機床（如“3+2”型）就會差一些。當然不管哪種類型的機床，都需要使用企業定期對機床進行精度調整和校正，時時刻刻使機床處于“健康”狀態，才真正可以精確加工出合格的產品，發揮機床的效能。