
一、 五軸概念及DMG MORI結構形式
1.五軸加工中心的概念
根據DIN 66025標準定義,加工中心至少有三個數控軸,以及自動換刀裝置和刀庫。五軸加工中心由三個線性軸(X、Y和Z)和兩個旋轉軸(A、B或C)組成。與三軸配置相比,工件可以在任意角度進行加工,還可以加工傾斜孔等。
根據適用的行業對象,五軸加工有兩種加工模式:分度式五軸加工(“3+2”定位加工)和聯動式五軸加工。分度式五軸加工適合平面加工,而聯動式五軸加工適合曲面加工。DMG MORI研究發現,目前,在五軸機床上加工的工件中,大約75%是通過分度式五軸加工切削。
由于兩個旋轉軸可根據需要分配給工件和主軸,因此五軸加工中心的設計多種多樣。刀庫的技術實現和自動工件更換裝置(如托盤更換器)的設計也各不相同。
目前,綜合市場上各類五軸機床,主要有以下機械結構形式(見圖1):


(a)兩個轉動坐標軸,一個作用在刀具上,一個作用在工件上 (b)兩個坐標軸在工作臺上,但旋轉軸不與直線軸垂直


(c)兩個坐標軸在刀具頂端,但旋轉軸不與直線軸垂直 (d)兩個轉動坐標軸直接控制空間的旋轉

(e)兩個轉動坐標軸直接控制刀具軸的方向
2.DMG MORI五軸機床的結構形式
DMG MORI的五軸機床配置大直徑軸承的旋轉工作臺和用于強力B軸加工的MASTER系列主軸,以確保高剛性和穩定的加工精度。
根據旋轉回轉軸的位置,DMG MORI的五軸控制機床主要分為三種類型:
(1)回轉傾斜工作臺型(見圖2)

·中小型批量生產工件;
·工作臺不水平移動,結構緊湊;
·主控制軸無旋轉軸,坐標易于直觀理解;
·適用機床:第三代DMU 50、DMU monoBLOCK系列、DMC monoBLOCK系列、DMU eVo系列。
(2)旋轉頭回轉工作臺型(見圖3)

·中型至大型工件;
·加工難切削工件和需要強大切削力的重型切削;
·工作臺不傾斜,可穩定切削重型工件;
· 適用機床:DMU duo BLOCK系列、DMC duo BLOCK系列。
(3)回轉旋轉頭型(見圖4)

圖4
·超大/超重型工件;
·2,000mm或以上的大型工件;
·工作臺不傾斜,龍門式結構;
·適用機床:DMU Portal系列、DMC Portal系列、DMU Gantry系列。
一、 DMG MORI的工藝集成
技術集成意味著在一臺機床上結合了車-銑/銑-車技術、磨削應用、齒輪銑削、超聲波加工和測量功能,甚至是增材制造等多個工序,大量減少工件安裝和耗時的刀具更換,不僅具有高動態性能和優異的接近性能及操作舒適性,還能確保高生產力的靈活性和高性能的切削能力及高精度。
此外,托盤處理系統極大地提高了機床的效率和成本效益。通宵或周末的自主生產大大增加了主軸的工作時間。
1.銑/車復合加工(FD)– 在五軸銑削加工中心上車削,轉速可達1,200r/min,空間精度小于15μm
對應的機床系列:CMX U系列、DMU系列、NMV系列、DMU eVo系列、DMU/DMC monoBLOCK系列、DMF系列、DMU/DMC H monoBLOCK系列、DMF系列、DMU/DMC duoBLOCK系列、DMU Gantry系列、DMU/DMC Portal系列和DMU 600 P/FD。
2.車/銑復合加工– 六面完整加工,集成的B軸銑削配直接驅動
對應的機床系列:CLX TC系列、NTX 5000、NTX系列、CTX beta TC系列、CTX gamma TC系列、NT系列、NT 6600和NZ系列。
3.車/銑(銑/車)復合加工+磨削加工– 磨削表面質量Ra 達0.1μm
對應的機床系列:CLX TC系列、DMU/DMC monoBLOCK系列、DMU/DMC duoBLOCK系列和DMU/DMC Portal系列。
4. 車/銑(銑/車)復合加工+齒輪加工
對應的機床系列:CTX(包括Y軸)系列、NTX1000、CTX betaTC系列、NTX 3000、CTX gammaTC系列、DMU eVo系列、DMF系列、DMU/DMC FD系列、DMU/DMC monoBLOCK系列、DMU/DMC duoBLOCK系列、DMU/DMC Portal系列和Gantry系列。
三、DMG MORI五軸機床的行業應用
幾乎所有行業都能使用五軸加工來加快單個部件或批量生產的工藝流程,以更低的成本生產復雜幾何形狀或自由曲面的部件。
根據不同的加工應用,五軸加工可分為:
·自由曲面(例如,模具制造);
·渦輪機和驅動齒輪部件(例如,葉輪、葉片);
·結構件(例如,航空航天)。
1.醫療器械
除了骨科產品(如骨板)外,醫療產品制造商還使用五軸聯動加工小型器械(見圖5)。在不銹鋼和鈦合金等材料的選擇方面,重要的是在整個制造過程中始終確保極高的精度。以內窺鏡手術器械中使用的勺鉗部件為例,其尺寸僅為0.8mm,由此可見,始終如一的絕對精度是多么重要。

膝關節 肩關節
圖5
2.半導體
半導體行業的精度要求達到微米。例如,在部件生產中(見圖6),要求體積精度小于30μm,定位精度小于4μm。此外,還要求形狀和位置公差小于3μm,且需要一次裝夾進行五面加工。在加工硬脆材料(如工業玻璃或陶瓷)時,由于對工件的嚴格要求,超聲波技術的集成為加工帶來了更多優勢。

3. 航空航天
航空航天制造的特殊之處在于工件材料和幾何形狀的多樣性以及部件的價值。重點是輕量化和降成本,以及鈦合金和鎂合金、Ti基復合材料、C/C復合材料、SiC基陶瓷復合材料等金屬材料的采用和開發。
在大多數情況下,五軸加工是實現可靠加工的先決條件。在銑削之后進行車削,以切割特殊形狀的工件。此外,工作臺的旋轉可提高切屑的處理性能。航空航天領域部分典型零件如圖7所示。


風扇葉盤 翼肋
4.能源行業
能源行業或其供應鏈中的企業也越來越重視五軸加工,例如,水輪機。與鑄鐵水輪機的加工相比,鍛鋼水輪機的生產要復雜得多。五軸加工中心可以提高銑削效率。圖8為渦輪機葉片。

5.機械工程
在機械工程領域,機器的通用性和所需功能的配置能力尤其重要。此外,穩定性和精度以及主軸與被切削材料的匹配度也是核心所在,因為經常需要切削難加工的材料。此外,考慮到巨大的生產量,為了降低成本,還需要關注刀具的使用壽命。機械工程領域的典型零件如圖9所示。

圖9
6.汽車
汽車行業一直在努力提高各環節的效率,其核心要求是穩定的生產流程。此外,電動汽車領域的發展也帶來了材料方面的變化。例如,越來越多的零部件采用鋁材制造。利用五軸加工中心可以在這種輕質材料上鉆斜孔,從而減少了汽車行業鋁制部件的安裝次數。此外,排屑等參數使單獨配置的五軸加工中心成為首選技術。例如,配備水平主軸并與旋轉工作臺組合用于外殼生產的五軸加工中心。汽車領域的典型加工零件如圖10所示。

7.模具制造
在模具制造領域,穩定性和表面加工質量是核心要求。在五軸加工中心的傾斜軸和工作臺上,使用短刀具就可以加工深區域。傾斜刀具可以優化刀面的使用,從而提高工件表面質量。領域的典型加工件如圖11所示。

四、結論
與所有其他行業一樣,制造業目前也正在經歷一場革命。目前,工業制造商面臨著熟練工人的短缺、機械加工技術勞動力的老化、供應鏈的動態、競爭和成本壓力等一系列問題。
高動態機床系統可以對部件進行完整的加工,比快速加速和快速軸動節省更多時間。從定量和定性的角度來看,在不同類型的機床上大幅減少不同的工作步驟,從而消除昂貴的重復設置,是對復雜形狀和結構部件進行完整加工的黃金標準。目的是在完全不需要重新裝夾的情況下進行部件生產,并通過新的加工策略減少刀具更換,從而減少誤差、提高質量、提高機床利用率、降低勞動力和提升生產效率。
作為一種對部件進行完整加工的策略,五軸加工中心將不同的工序整合到一臺機器上,只需一人即可操作。總之,能夠減少原材料和刀具的處理以及裝夾時間,為工業制造商帶來可觀的經濟效益。
因此,有越來越多的工業制造商采用五軸加工中心來應對日益增長的市場和質量要求、供應鏈內部動態、熟練工人短缺以及自身對垂直整合和部件完整加工的需求。
入駐:2026-02-23
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