五轴加工中心：非标零部件加工的得力助手

一、五轴加工中心的特点与优势

五轴加工中心具有多方位加工能力，它可以在 X、Y、Z 三个方向上进行线性运动，同时绕着两个旋转轴进行旋转运动，能够实现复杂曲面、多边形、槽等各种形状的加工。例如，在汽车、航空航天、模具等行业中，五轴加工中心可以加工出汽车零部件、飞机结构件等复杂零部件。

在加工精度方面，五轴加工中心可以在多个方向上进行加工，保证加工件各个表面的精度一致，从而提高加工精度。国家标准《五轴联动加工中心检验条件》等的实施，也为五轴加工中心的精度提供了保障。比如在光学半导体领域，零件材料成本昂贵，对加工精度要求极高，像 JDGRMG300 这款专用于磨削加工的设备，就可以针对金属硬料、石英、硅、陶瓷等硬脆材料进行 2 - 5μm 的五轴精密磨削加工。

高加工效率也是五轴加工中心的一大优势。相比较三轴数控加工中心，五轴加工中心可以通过一次夹紧完成多次加工过程，减少工序，提高加工效率。如 JDMRET200D 这款双主轴双工位的五轴高速机，共有 9 个运动轴，加工效率是单主轴机床的 1.8 - 1.9 倍。

五轴加工中心可加工复杂零部件，由于多轴联动的特性，无论是异型加工、镂空加工还是打孔、斜孔、斜切等工艺，都可以轻松实现。例如五轴加工中心能够实现叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等复杂零部件的加工。

在节省人力成本方面，五轴数控加工中心的自动化程度高，可以大大减少人力成本，提高生产效率。像小尺寸零件批量高效加工的 JDGRET150，以精雕 “五轴机内自动化” 工作模式运行，辅以供料系统，实现自动上下料工作，减少了人力投入。

二、在非标零部件加工中的具体应用

（一）满足复杂形状加工需求

五轴加工中心是专门应用于非金属以及有色金属材料加工的设备，它可以对复杂的空间曲面进行加工。工件一次装夹就可完成多面的异型加工，这一特性使得其在非标零部件加工中具有独特的优势。无论是军工业还是民营企业，都在广泛使用五轴设备来加工非标零部件，让加工流程以及复杂程度简单化，降低了企业的生产成本。例如，在航空航天领域，一些复杂的零部件形状不规则，传统加工方式难以满足精度和效率要求，而五轴加工中心能够轻松应对，一次装夹完成多个面的加工，大大提高了生产效率和加工精度。

（二）适应不同行业领域

五轴加工中心在航空航天、汽车制造、医疗设备、精密仪器、模具制造等多个领域都有着广泛的非标零件加工服务。在航空航天领域，可以为飞行器提供关键的精密零件，如发动机叶片等复杂零部件。汽车制造中，能以高精度的零件提升汽车的性能和安全性，例如加工汽车发动机的缸体、缸盖等复杂零件。在医疗设备领域，可用于加工手术器械、植入物等高精度零件。在精密仪器和模具制造领域，也能满足各种复杂零件的加工需求。以深圳裕元精密五金机械有限公司为例，其在五轴精密零件加工和非标零件加工方面具备丰富的行业经验，为多个领域的客户提供高质量的加工服务和支持。

（三）小批量非标零部件加工

一种小批量非标零部件加工五轴超快激光平台的制作方法为非标零部件的加工提供了新的解决方案。该平台包括激光平台本体、X 轴驱动组件、Y 轴驱动组件和 Z 轴驱动组件等。其驱动方式均为滚珠丝杆驱动，具有高精度的运动控制能力。Z 轴驱动组件一侧的底部固定安装有转动电机，转动电机的一侧设置有倒 U 形固定板，固定板的顶部固定安装有推动气缸，底部固定安装有激光头机构，可实现多方位的激光切割操作。

该平台的优势在于能够对切割时产生的高温废屑进行阻挡。通过在工作台顶部设置第一、三支撑板，可以有效的阻挡激光切割时产生的高温废屑。第三支撑板与工作台顶部的一侧活动连接，方便在打开关闭时对高温废屑进行处理。同时，设置的卡挡机构可以对关闭的第三支撑板进行阻挡限位，防止误伤到他人，而且不会影响工作环境的洁净度，避免了不必要的麻烦。这种小批量非标零部件加工五轴超快激光平台为小批量非标零部件的加工提供了高效、安全、清洁的加工环境。

三、选择五轴加工中心的考虑因素

择五轴加工中心时，需要综合考虑多个因素，以确保满足非标零部件加工的需求。首先，零件的大小、重量和准确度要求是重要的考量因素。如果零件是中小型零件，以今天的技术，倾斜台型机器将是较好的选择；如果零件又大又重，铰接头在龙门式机器或卧式加工中心上可能是唯一的选择。

不同类型的机器有着不同的适用范围。对于简单的曲面零件，如模具型腔、竖直曲面等，三轴加工中心由于可控轴数少，在一次装夹后只能完成六面加工中的一面，其他几面要重新装夹后才能加工，对一些较为复杂的连续曲面工作效率很低或者根本无法加工。所以简单的曲面零件一般使用三轴均可。而对于盘、套、板类零件，这类零件端面上有平面、曲面和孔系面数种，径向也常分布一些径向孔。加工部位集中在单一端面上的盘、套、板类零件宜选择立式加工中心，加工部位不是位于同一方向表面上的零件宜选择卧式加工中心。

对于凸轮类零件，有各种曲线的盘形凸轮、圆锥凸轮、圆柱凸轮和端面凸轮等，比一般平面上做加工增加了难度系数，可根据凸轮表面的复杂程度，从低到高选用三轴、四轴或五轴联动的加工中心。整体叶轮类零件，如航空发动机的压气机、空气压缩机、船舶水下推进器等，除具有一般曲面加工的特点外，还存在许多特殊的加工难点，如通道狭窄，刀具很容易与加工表面和邻近曲面产生干涉。叶面是一个典型的三维空间曲面，加工这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心。

对于外形不规则的异形零件，大多要点、线、面多工位混合加工。由于外形不规则，在普通机床上只能采取工序分散的原则进行加工，需用工装较多，周期较长。利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，可以完成大部分甚至全部工序内容。

此外，加工精度、刀具库容量、主轴功率、轴向行程、自动化程度、编程软件、加工案例、后续服务和预算价格等也是选择五轴加工中心需要考虑的因素。一般来说，五轴加工中心的位置精度、重复精度直接影响加工质量，要选择定位精度高于 0.02mm，重复精度高于 0.01mm 的机型。根据加工需求选择具有足够刀具库容量的机型，一般 30 - 60 刀以上。主轴功率越高，切削能力越强，用于复杂五轴加工时更为理想，一般选择 30kW 及以上的主轴。三维运动行程越大，加工空间越大，可加工工件尺寸越大，一般 Z 轴行程在 600 - 1000mm 为佳。选择具有自动换刀、自动上下料等功能的机型，可减少人工操作，提高自动化生产能力。选择主流通用的 CAM 软件，如 UG、Mastercam 等，软件功能越强大，编程越方便，适应性越强。选择已有成功项目经验丰富，在航空、模具、汽车等行业应用广泛的机型，质量和性能更可靠。选择有完善的售后服务体系，提供机器检测、维护保养、操作培训、备件供应的机床企业，可最大限度发挥机床性能，延长使用寿命。根据企业预算，选择性能适中、性价比较高的机型，一般中高档五轴加工中心价格在 80 - 200 万元之间。

四、未来展望

五轴加工中心在非标零部件加工中具有不可替代的重要性。随着制造业的不断发展和技术的持续进步，其发展潜力巨大。

从市场需求来看，各行业对非标零部件的精度、复杂程度和个性化要求越来越高。在航空航天领域，飞行器的零部件形状更加复杂，对加工精度的要求达到了极高的水平。五轴加工中心能够满足这些严苛的要求，为航空航天产业的发展提供有力支持。据统计，未来几年航空航天领域对五轴加工中心的需求将持续增长，预计市场规模将突破 [具体数据待补充] 亿元。

在汽车制造行业，新能源汽车的快速发展促使汽车零部件不断创新。例如，电池外壳、电机转子等非标零部件需要高精度的加工设备。五轴加工中心凭借其高效、精准的加工能力，成为汽车制造企业的首选。目前，我国汽车制造领域对五轴加工中心的市场需求逐年攀升，预计到 [具体年份待补充] 年，市场规模将达到 [具体数据待补充] 亿元。

医疗设备领域同样对非标零部件的加工要求极高。手术器械、植入物等精密零部件的加工需要保证极高的精度和安全性。五轴加工中心能够满足医疗设备行业的严格要求，为患者的健康提供保障。随着医疗技术的不断进步，医疗设备领域对五轴加工中心的需求也将不断增加。

从技术发展趋势来看，五轴加工中心将朝着智能化、自动化、高精度和多功能化的方向发展。智能化控制系统将实现设备的自动调整、自动监控和自动维护，提高生产效率和加工精度，减少人为干预。自动化装置将实现自动上下料、自动换刀等功能，进一步提高生产效率。高精度加工技术将不断提升，加工精度有望达到亚微米级别。多功能化设计将使五轴加工中心能够适应不同材料、不同形状的非标零部件加工需求，实现多种加工操作的集成。

总之，五轴加工中心在非标零部件加工中的重要性日益凸显，其发展潜力巨大。未来，五轴加工中心将继续成为加工领域的得力工具，为制造业的发展做出更大的贡献。