摘要：五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床代表了當(dāng)今數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域最先進(jìn)的水平，為了縮短研發(fā)周期，提高加工效率和加工精度，攻克高端數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵核心技術(shù)，課題組采用案例研究法和文獻(xiàn)分析法，從國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)方面闡述了目前五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)未來(lái)我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。研究結(jié)果表明：五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床目前正朝著高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、柔性化的方向快速發(fā)展，國(guó)外在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造方面已比較成熟，而我國(guó)由于工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化時(shí)間短、基礎(chǔ)共性技術(shù)短板突出、高端創(chuàng)新人才短缺等原因，在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面還有待進(jìn)步。未來(lái)，應(yīng)抓住時(shí)代機(jī)遇，大力構(gòu)建高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系，建設(shè)五軸聯(lián)動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)我國(guó)的高端數(shù)控技術(shù)人才，不斷提升我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力。

　　數(shù)控機(jī)床作為裝備制造業(yè)的“工業(yè)母機(jī)”，是促進(jìn)國(guó)家工業(yè)強(qiáng)力發(fā)展及加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要戰(zhàn)略性裝備，代表機(jī)床制造業(yè)最高水平的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，更是衡量一個(gè)國(guó)家復(fù)雜精密零件制造能力技術(shù)水平和國(guó)家生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。隨著工業(yè)的發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床被認(rèn)為是航空航天、船舶、軍事、機(jī)密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域加工制造關(guān)鍵部件最重要的高精密加工設(shè)備。作為難度大、應(yīng)用廣，集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體的數(shù)控機(jī)床技術(shù)，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)三軸數(shù)控機(jī)床相比，有著無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)：

　　1)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床可以加工三軸數(shù)控機(jī)床無(wú)法加工的復(fù)雜形狀工件，加工過(guò)程可有效避免刀具干涉。例如，加工航空航天應(yīng)用領(lǐng)域的葉輪、葉片和整體葉盤等零件時(shí)，五軸機(jī)床可以使用更短的刀具進(jìn)行加工，提升系統(tǒng)剛性，減少刀具的數(shù)量，避免了專用刀具的產(chǎn)生。

　　2)相比于三軸數(shù)控機(jī)床，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床可以減少裝夾次數(shù)、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換并減少夾具的使用數(shù)量，顯著提高加工效率和加工精度。

　　3)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床具有高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力，能夠很好地解決航空航天、汽車等領(lǐng)域新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中復(fù)雜零件加工的精度和周期問(wèn)題，從而大大縮短研發(fā)周期，提高新產(chǎn)品的成功率。目前，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床已成為各國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

　　一、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)

　　目前的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床大多是“3+2”結(jié)構(gòu)，即 X、Y、Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸加上分別繞 X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的 A、B、C 三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的兩個(gè)組成。因此，從大方向分類，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床有X、Y、Z、A、B;X、Y、Z、A、C;X、Y、Z、B、C 三種形式。根據(jù)兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)軸的組合形式進(jìn)行劃分，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床主要有雙轉(zhuǎn)臺(tái)式、轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭式和雙擺頭式三種形式。

　　雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床

　　該五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)為 A 軸 +C 軸的雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以圍繞 X 軸回轉(zhuǎn)，定義為 A 軸，A 軸的工作范圍一般為 30°~120°。設(shè)置在工作臺(tái)中間的回轉(zhuǎn)臺(tái)可以繞Z 軸旋轉(zhuǎn)，定義為 C 軸，C 軸可進(jìn)行 360° 回轉(zhuǎn)。因此，通過(guò) A 軸與 C 軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以用立式主軸進(jìn)行加工。

　　轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床

　　A 軸、B 軸或 C 軸都可以成為該機(jī)床的轉(zhuǎn)臺(tái)和擺頭，因此，轉(zhuǎn)臺(tái)加擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)不同的組合，以適應(yīng)不同的加工對(duì)象。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)床主軸可以實(shí)現(xiàn)靈活加工，并且通過(guò)將機(jī)床的工作臺(tái)變大，可以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜工件的加工。

　　雙擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床

　　該結(jié)構(gòu)的擺頭帶有松拉刀結(jié)構(gòu)的電主軸，因此雙擺頭自身的尺寸不宜過(guò)小，一般在400 mm~500 mm，加上雙擺頭活動(dòng)范圍的需要，雙擺頭結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的加工范圍較大，一般為龍門式或動(dòng)梁龍門式，龍門的寬度一般在2 000 mm~3 000 mm之間。目前較先進(jìn)的雙擺頭式五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的擺頭結(jié)構(gòu)一般采用“零傳動(dòng)”技術(shù)的扭矩電動(dòng)機(jī)，“零傳動(dòng)”技術(shù)在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用是解決其傳動(dòng)鏈剛性和精度問(wèn)題的主要技術(shù)路線。

　　二、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床國(guó)外研究現(xiàn)狀

　　當(dāng)前，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的國(guó)外研究主要以歐美發(fā)達(dá)國(guó)家、日本為代表，這些國(guó)家代表了當(dāng)今五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的最高水平。隨著技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床要求的不斷提高，國(guó)外著名五軸數(shù)控機(jī)床大型制造公司的數(shù)控技術(shù)正在向高速度、高精度、智能化、復(fù)合化、高可靠性和綠色化的方向發(fā)展。

　　德國(guó)西口技術(shù)(SycoTec)將 4015 DC-R-HSK63 高速精密電主軸應(yīng)用到五軸數(shù)控機(jī)床加工中心，使得機(jī)床的加工范圍從原來(lái)的 0~24 000 r/min 擴(kuò)展到 0~100 000 r/min 的五軸超高轉(zhuǎn)速精密加工，并且機(jī)床采用標(biāo)準(zhǔn)的 HSK-63 刀柄，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)快速、無(wú)摩擦更換刀具，縮短了機(jī)床停止時(shí)間，提高了生產(chǎn)產(chǎn)量和效率，拓寬了機(jī)床的加工范圍。茲默曼(Zimmermann)公司設(shè)計(jì)的五軸聯(lián)動(dòng)式數(shù)控機(jī)床配備 M3 ABC 配弧形導(dǎo)軌的高端三軸銑頭，B 坐標(biāo)多出一個(gè)，即內(nèi)含 A、B、C 三個(gè)不同回轉(zhuǎn)的坐標(biāo)頭，該五軸聯(lián)動(dòng)式數(shù)控機(jī)床具有剛性優(yōu)良的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，因內(nèi)設(shè) A、B、C 三個(gè)不同的坐標(biāo)頭，增加了偏轉(zhuǎn)范圍，致使 C 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程不受限制，提高了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工作業(yè)期間的精度。

　　法國(guó)索瑪(SOMAB)公司制造的DIAM五軸加工中心復(fù)合化功能強(qiáng)大，一次裝夾，可實(shí)現(xiàn)車、銑、鏜、鉆、車銑、齒輪加工、曲軸加工、在線檢測(cè)等復(fù)合化工作，大大提升機(jī)床加工效率和加工精度。

　　美國(guó)赫克(Hurco)公司制造的偏擺主軸式 i 系列五軸加工中心，采用整體式電主軸，并配置高精度陶瓷軸承，加工工作臺(tái)可無(wú)角度限制地連續(xù)旋轉(zhuǎn)，減少節(jié)拍時(shí)間，可以最大限度地進(jìn)行刀具進(jìn)給，在復(fù)雜零件輪廓加工方面具有超強(qiáng)的性能。哈斯(Haas)制造的VF-6TR多功能五軸數(shù)控加工中心能夠提供完全同步的五軸運(yùn)動(dòng)，并可將工件定位到幾乎任何角度進(jìn)行加工，提高了加工的靈活性。

　　日本安田工業(yè)株式會(huì)社(YASDA)出廠的 YASDA YBM Vi40超精密五軸數(shù)控機(jī)床采用一體化橋式結(jié)構(gòu)的剛性機(jī)身，在模具制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高精度加工及高表面品質(zhì)。山崎馬扎克株式會(huì)社(Mazak)研制的多功能五軸聯(lián)動(dòng)加工中心 VARIAXIS i 系列，一次裝夾就能完成大型、重型零部件的復(fù)雜彎曲表面加工，該系列設(shè)備應(yīng)用了 Done-in-One 理念，能在一臺(tái)設(shè)備上完成從原料到終產(chǎn)品的所有加工。大大縮短加工時(shí)間，提升了加工精度。

　　韓國(guó)現(xiàn)代威亞(HYUNDAI WIA)展出的高速、高精度五軸立式加工中心 XF6300，具有高級(jí)模具產(chǎn)品和高精密加工特性，該機(jī)采用高性能內(nèi)置式15 000 r/min 主軸，可以使傳遞給軸的震動(dòng)最小化，通過(guò)配合高精密多樣化主軸，可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)高精密加工。

　　意大利菲迪亞(FIDIA)推出了五軸高速銑削立式加工中心，高速主軸可達(dá)24 000 r/min，AC五軸擺動(dòng)頭，主要應(yīng)用于汽車保險(xiǎn)杠、車燈、內(nèi)飾模具、塑膠模具等的高速五軸銑削加工。

　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　雖然近些年我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展較快，在一些先進(jìn)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但由于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化時(shí)間短等原因，在技術(shù)上和產(chǎn)業(yè)上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定差距，尤其是高端五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，相比于國(guó)際先進(jìn)水平差距更大。具體體現(xiàn)在五軸數(shù)控機(jī)床高檔數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件還不能自主研發(fā)，與國(guó)外先進(jìn)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床相比，在可靠性、效率、精度保持性和智能化方面差異較大。但是在國(guó)家政策的大力支持和企業(yè)、高校的共同努力下，尤其是在《中國(guó)制造 2025》制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略將高端數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備行業(yè)列為中國(guó)制造業(yè)的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域之一后，我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床的研發(fā)迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了由研發(fā)試制向定型量產(chǎn)的快速轉(zhuǎn)型，技術(shù)方面有了很大的進(jìn)步，逐漸形成了我國(guó)自己的成熟數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。

　　武漢華中數(shù)控股份有限公司經(jīng)過(guò)攻關(guān)，已掌握了五軸聯(lián)動(dòng)的許多關(guān)鍵技術(shù)，研制了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的五軸數(shù)控系統(tǒng)。其中，華中數(shù)控開(kāi)發(fā)的8型五軸數(shù)控系統(tǒng)裝置軟硬件體系結(jié)構(gòu)采用的是開(kāi)放式、全數(shù)字、總線式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，采用環(huán)形或線形結(jié)構(gòu)，連接具有標(biāo)準(zhǔn)總線接口的伺服驅(qū)動(dòng)、I/O單元或數(shù)據(jù)采集模塊，使得五軸系統(tǒng)與不同的轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床靈活地組合在一起，大大提高了加工效率。目前，華中8型五軸數(shù)控系統(tǒng)已應(yīng)用在 AC擺頭五軸龍門加工中心、BC擺頭五軸立式加工中心、動(dòng)梁龍門式五軸加工中心等五軸高檔數(shù)控機(jī)床。

　　科德數(shù)控股份有限公司高度重視技術(shù)研發(fā)，堅(jiān)持核心、自主、可控的發(fā)展戰(zhàn)略，承擔(dān)國(guó)家重大專項(xiàng)“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”研發(fā)，其研發(fā)的 KMC800SU 五軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心產(chǎn)品更是入選 “軍工領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床供應(yīng)目錄”。該機(jī)床床身使用礦物鑄石材料澆鑄，有著極佳的抑振性和抗熱變形能力，采用主軸移動(dòng)模式，具備高達(dá) 48 m/min、0.7 g的性能指標(biāo)，相比于傳統(tǒng)機(jī)型，具有更高的材料去除率、更小的干涉、更強(qiáng)的切削剛度、更高的速度和精度。此外，科德數(shù)控最新研制的雙五軸立式加工中心DMC50，采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念，在銑削、鉆孔、攻絲等功能的基礎(chǔ)上，還可集成車削模塊、超聲加工模塊、磨削模塊等復(fù)合化功能。一次裝夾即可完成多工序、多任務(wù)加工，保證精密零件的較高加工精度和加工效率。機(jī)床可搭配機(jī)械手加料倉(cāng)實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，同時(shí)，因機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，寬度尺寸小，有利于多機(jī)組線，能夠有效節(jié)省占地空間。該機(jī)床特別適合航空航天、刀具工具、精密模具、醫(yī)療器械、新能源汽車與半導(dǎo)體等行業(yè)的零件高效、高精度加工。

　　沈陽(yáng)機(jī)床作為中國(guó)老牌機(jī)床制造骨干企業(yè)，擁有著豐富的機(jī)床制造經(jīng)驗(yàn)和雄厚的研發(fā)實(shí)力，早在 2010 年，沈陽(yáng)機(jī)床就展出了用于鈦合金航空結(jié)構(gòu)件加工的VMC25100u型立式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心和銑頭可自動(dòng)交換的 GMC1230u 高速龍門五軸加工中心，打破了國(guó)外對(duì)該機(jī)床相似產(chǎn)品的壟斷，是當(dāng)時(shí)我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)重大突破。沈陽(yáng)機(jī)床充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，于 2020 年研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)高鐵行業(yè)專用的高速五軸加工中心成功上線，該機(jī)床針對(duì)高鐵行業(yè)典型零件加工需求，攻克了大型機(jī)床的整機(jī)輕量化技術(shù)、超長(zhǎng)行程床身精度保障技術(shù)、X 軸超高速快速移動(dòng)技術(shù)、整機(jī)高精度加工技術(shù)、變形補(bǔ)償加工技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，大大提升了我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床自主創(chuàng)新能力。

　　濟(jì)南二機(jī)床展出了自主研發(fā)的 XHSV2525A×40 高架式五軸聯(lián)動(dòng)高速鏜銑加工中心，加工中心核心功能部件應(yīng)用了 JIER 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 AC 軸雙擺角數(shù)控銑頭，具有高精度、高效率和高可靠性特點(diǎn)，能夠滿足國(guó)內(nèi)航空航天領(lǐng)域大型薄壁類結(jié)構(gòu)件、汽車模具行業(yè)大型復(fù)雜曲面等不同加工工藝的高難度需求。

　　北京機(jī)床研究所在第十七屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上展出了μ1000/5ST-400V精密立式五軸加工中心，可對(duì)多種加工材料進(jìn)行加工，一次裝夾即可完成銑、鏜、鉸、攻絲和輪廓的粗、精加工并可實(shí)現(xiàn)五面加工，具有高效率、高精度、高可靠性，適用于國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件的加工及精密零件的高效加工。

　　上海交通大學(xué)和上海電機(jī)學(xué)院合作研發(fā)了大型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，其中，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和擺動(dòng)軸關(guān)鍵部件實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)，該加工中心主要用于船用螺旋槳復(fù)雜曲面精密加工的五軸聯(lián)動(dòng)高效路徑規(guī)劃及其工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了大型五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控裝備在螺旋槳加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。上海交通大學(xué)還與拓璞數(shù)控等單位合作，首次研制出了航空航天大型曲面蒙皮 / 箱底的雙五軸鏡像銑削技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)了高端工業(yè)母機(jī)在高精度、大范圍和多坐標(biāo)等關(guān)鍵指標(biāo)方面的提升，帶動(dòng)了大型高精度機(jī)床、雙五軸聯(lián)動(dòng)同步、加工過(guò)程質(zhì)量閉環(huán)等共性技術(shù)的突破，解決了飛機(jī)和火箭超大超薄柔性曲面的精密加工難題，可應(yīng)用于我國(guó)航空航天重點(diǎn)企業(yè)，支撐起我國(guó)大飛機(jī)及運(yùn)載火箭等型號(hào)的研制與批產(chǎn)。

　　清華大學(xué)(機(jī)械系)-科德數(shù)控技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心共同負(fù)責(zé)的“航天復(fù)雜構(gòu)件國(guó)產(chǎn)五軸高效精密加工成套工藝與制造系統(tǒng)”項(xiàng)目，針對(duì)航天復(fù)雜構(gòu)件的高效精密加工開(kāi)展了五軸加工中心標(biāo)定技術(shù)、在線測(cè)量技術(shù)的研究，提高了國(guó)產(chǎn)機(jī)床的精度保持性;針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控加工“連續(xù) - 離散 - 連續(xù)”造成的信息丟失，進(jìn)行了CAM 刀具路徑規(guī)劃、NURBS 曲線直接插補(bǔ)、五軸聯(lián)動(dòng)全局時(shí)間最優(yōu)速度控制技術(shù)研究，提高了加工精度和效率。

　　南京航空航天大學(xué)、電子科技大學(xué)等多所高校在國(guó)家科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目支持下，持續(xù)十余年合作攻關(guān)，研發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床 S 形試件檢測(cè)方法，突破了基于S形試件的五軸數(shù)控機(jī)床精度優(yōu)化和復(fù)雜曲面零件加工工藝優(yōu)化技術(shù)，保障了國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)飛機(jī)的批產(chǎn)，推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的自主可控發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在機(jī)床精度檢測(cè)領(lǐng)域“零”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的突破。

　　三、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)與未來(lái)展望

　　發(fā)展趨勢(shì)

　　從上述國(guó)內(nèi)外五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的研究現(xiàn)狀可以明顯看出，如今五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)為：

　　1)高速化。隨著機(jī)床技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，五軸聯(lián)動(dòng)高速數(shù)控機(jī)床內(nèi)部高速化進(jìn)給機(jī)構(gòu)、高速化電主軸等均有所突破，使得數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍變大。其中，直線型電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速現(xiàn)已達(dá)到100 000 r/min，而進(jìn)給運(yùn)作部件的快速移動(dòng)實(shí)際速度已達(dá)到120 m/min，機(jī)床系統(tǒng)切削進(jìn)給速度已達(dá)到60 m/min，有效地減少了零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

　　2)精密化。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的加工精度非常高，隨著電腦輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展，精密度已達(dá)到微米級(jí)。在加工高精度零件時(shí)，可以保證零件的尺寸精度和形狀精度，避免了加工誤差。

　　3)復(fù)合化。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是為適應(yīng)多面體和曲面零件加工而出現(xiàn)的，隨著機(jī)床復(fù)合化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了五軸車銑復(fù)合加工中心、鏜銑鉆復(fù)合加工中心、銑鏜鉆車復(fù)合加工中心等，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)加工操作，大大提升了加工效率。比如，在加工復(fù)雜零件時(shí)，可以同時(shí)進(jìn)行銑削、鉆孔、攻絲等操作，從而縮短零件加工周期。

　　4)智能化。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已快速向智能化方向發(fā)展，目前，數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程已實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇、加工過(guò)程的自適應(yīng)控制、加工過(guò)程智能故障自診斷與自修復(fù)、加工過(guò)程智能故障回放和故障仿真、智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置等。

　　5)柔性化。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜曲面等加工對(duì)象的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，被加工工件經(jīng)過(guò)一次裝夾就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)曲面和多個(gè)角度的加工，避免了普通數(shù)控機(jī)床加工多次變換工種、工序間的轉(zhuǎn)件以及劃線等情況。目前，數(shù)控機(jī)床正朝著單元和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。

　　未來(lái)展望

　　綜上，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床目前已朝著高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、柔性化的方向快速發(fā)展。國(guó)外在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造方面已比較成熟，而我國(guó)由于工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化時(shí)間短、基礎(chǔ)共性技術(shù)短板突出、高端創(chuàng)新人才短缺等原因，在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定差距。因此，國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床要想盡快縮小與國(guó)際高端數(shù)控機(jī)床間的差距，解決困擾我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的工程難題，建議做到以下幾點(diǎn)：

　　1)大力構(gòu)建高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新體系，加快我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，為強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈提供技術(shù)支撐，不斷提升我國(guó)五軸聯(lián)動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力。

　　2)國(guó)家研發(fā)部門要大大提高對(duì)高端數(shù)控機(jī)床裝備制造領(lǐng)域基礎(chǔ)共性技術(shù)研究的重視和投入，建設(shè)五軸聯(lián)動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，完善共性技術(shù)創(chuàng)新體系。

　　3)大力培養(yǎng)我國(guó)的高端數(shù)控技術(shù)人才，以《中國(guó)制造 2025》的發(fā)布為契機(jī)，聚焦國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化高等教育學(xué)科設(shè)置，加強(qiáng)工程教育、科學(xué)教育，加強(qiáng)高端數(shù)控技術(shù)拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)，為我國(guó)進(jìn)一步加快攻克高端數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵核心技術(shù)提供人才保障。

　　參考文獻(xiàn)略.