五軸聯(lián)動數(shù)控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復雜曲面的機床，這種機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。目前，五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
陳則仕，張秋菊2005年提出一種五軸聯(lián)動機器人運動學建模與仿真研究，探討在VC＋＋6．0集成編程環(huán)境下，調(diào)用OpenGL實現(xiàn)機器人的建模與仿真。對一種五軸聯(lián)動機器人首先建立幾何模型，對其正逆運動學問題進行分析求解，然后建立友好人機交互界面，對機器人示教再現(xiàn)過程進行模擬，最終實現(xiàn)讓機器人走空間直線路徑的軌跡規(guī)劃仿真。該方法為五軸聯(lián)動機器人研究開辟新的道路，為五軸聯(lián)動機器人的實用化做好理論實踐經(jīng)驗。
趙世田，孫殿柱，孫肖霞2006年提出基于UG／POST五軸聯(lián)動加工中心專用后置處理器的研發(fā)，通過結(jié)舍UG／PostBuilder后置處理器開發(fā)工具和上述后置處理算法，開發(fā)了該機床的專用后置處理器，并通過試驗進一步驗證了該后置處理器的正確性和實用性。
德國茲默曼公司2007年開發(fā)出FZ25龍門銑床，標志著Zimmermann（茲默曼）公司再次擴展了其高度專業(yè)化的五軸聯(lián)動HSC龍門銑床的應(yīng)用范圍。FZ25非常適合大工件的干式切削，尤其是輕型的復合材料的加工，例如碳纖維和玻璃纖維強化塑料、環(huán)氧樹脂、亞安酯、聚苯乙稀等。
杜玉湘，陸啟建，劉明燈2007年提出五軸聯(lián)動數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，介紹了五軸聯(lián)動數(shù)控機床的幾種結(jié)構(gòu)及其特點和發(fā)展趨勢；闡述了幾種五軸聯(lián)動機床加工的加工造型、編程(CAD／CAM系統(tǒng))及其優(yōu)缺點；詳細描述了五軸聯(lián)動數(shù)控機床對數(shù)控系統(tǒng)的要求及四開公司五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)；列舉了四開公司歷年來參展的五軸聯(lián)動數(shù)控機床及現(xiàn)場加工工件的情況。
燕紅波，楊慶東，劉芳在2007年提出五軸聯(lián)動的數(shù)控加工技術(shù)的研究及應(yīng)用，五軸聯(lián)動加工以其高柔性,高復合性,優(yōu)良的切削位置姿態(tài)贏得越來越多用戶的青睞,但編程的抽象和操作的復雜已經(jīng)成為提高數(shù)控加工技術(shù)的一大瓶頸問題.本文介紹了多軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)模型,提出了基于典型的CAD/CAM軟件UG的多軸后處理方法和加工實例,并對某一新型的五軸聯(lián)動機床闡述了其各軸的坐標變換關(guān)系,開發(fā)了后處理系統(tǒng),為多軸聯(lián)動加工方案的制定提供了參考。
李培楠，郭銳鋒，黃艷等在2008年提出四元數(shù)五軸聯(lián)動插補算法的研究，設(shè)計一種基于四元數(shù)五軸聯(lián)動的插補算法，不僅簡化了插補計算量，的運動到另一點，而且插補的軌跡更光滑連續(xù)．文章引入四元數(shù)理論，重點研究了四元數(shù)在構(gòu)造數(shù)學模型和運動變換中的應(yīng)用，并在Matlab中成功的進行了仿真．實驗結(jié)果表明了該算法的可行性。四元數(shù)是最簡單的超復數(shù)，那可不可以引入其他元數(shù)理論，產(chǎn)生的效果將會是怎么樣呢？
劉士玉,徐樹洛在2008年提出五軸聯(lián)動龍門加工中心現(xiàn)狀與發(fā)展探討，通過對五軸聯(lián)動龍門加工中心現(xiàn)狀的分析，總結(jié)了機床總體結(jié)構(gòu)特點，找出了國內(nèi)外機床在技術(shù)上的差距。提出了高端機床發(fā)展的相關(guān)理念。高端機床也意味著高技術(shù)，高投入和高產(chǎn)出。向高端技術(shù)發(fā)展，是我國民族企業(yè)必須要有的念頭，更是民族企業(yè)做大做強的必由之路。
張曉輝，于東，胡毅等2009年提出一種新型五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的研究，詳細描述了該五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對其中的RTCP模塊和基于四元數(shù)的空間運動學變換模塊進行了重點探討，并對該數(shù)控系統(tǒng)進行了測試．實驗結(jié)果表明該數(shù)控系統(tǒng)具備一個工作程序在不同結(jié)構(gòu)的機床進行加工的功能。
黃堪豐，張平，簡啟廉在2009年提出基于NURBS曲線的五軸聯(lián)動數(shù)控插補算法研究，針對復雜曲面實際加工中五軸線性插補存在的不足，研究一種基于雙NCRBS曲線的五軸聯(lián)動插補算法，能有效提高零件加工效率與表面精度；曲線加減速處理，減小加加速度階躍性變化對機床造成的往復振動；通過UG二次開發(fā)成雙NCRBS樣條代碼實例，表明其具有顯著的優(yōu)越性。
李洪波2009年提出五軸聯(lián)動加工技術(shù)的探討，過去，五軸聯(lián)動技術(shù)都掌握在歐美H等發(fā)達國家手中，嚴禁向中國出口。但是，隨著中國國內(nèi)對該項技術(shù)的迫切需求，國外的禁運狀況有所緩解，，國內(nèi)一些數(shù)控系統(tǒng)廠商，如華中數(shù)控大森數(shù)控等，權(quán)的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，使得五軸聯(lián)動加工終于揭開神秘面紗，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
魏華亮2009年提出基于并聯(lián)技術(shù)高速加工大型工件的車載式五軸聯(lián)動機床，基于并聯(lián)技術(shù)，設(shè)計了高速加工大型工件的車載式五軸聯(lián)動車床，采用核心模塊的并聯(lián)機構(gòu)僅有6個關(guān)節(jié)、10個自由度，相對前一代并聯(lián)車床的關(guān)節(jié)數(shù)及自由度數(shù)大為減少，剛性，動態(tài)性能及高速性能大幅提高。
徐正平2009年創(chuàng)新是機床發(fā)展的不懈動力——CIMT2009加工中心評述，通過對我軸聯(lián)動數(shù)控車床進行介紹，對比國內(nèi)和國外的產(chǎn)品，找出差距，從而得出創(chuàng)新是機床發(fā)展的不懈動力的論點。
葛榮雨，馮顯英，郭培全2009年基于五軸數(shù)控機床弧面凸輪廓面創(chuàng)成方法研究，：根據(jù)弧面凸輪廓面的成形運動分析。主軸擺動單轉(zhuǎn)臺和雙轉(zhuǎn)臺兩大類通用五軸聯(lián)動數(shù)控機床可以用于等價創(chuàng)成弧面凸輪廓面?；诨∶嫱馆喞娴臄?shù)學模型。求解了兩大類數(shù)控機，并進行了弧面凸輪廓面的創(chuàng)成仿真。
焦恩璋，陳美宏2009年五軸聯(lián)動機床的軌跡控制研究，在分析了目前的數(shù)控加工自動編程系統(tǒng)后，提出了一種以仿真實現(xiàn)五軸聯(lián)動機床軌跡控制的新方法。該方法首先從提取加工路徑信息入手，建立了仿真所需要的驅(qū)動函數(shù)。然后在ADAMS平臺上。從加工起點發(fā)起仿真運動。加工過程仿真產(chǎn)生的各軸運動參數(shù)信息，直接為五軸聯(lián)動機床的數(shù)控編程提供了控制依據(jù)。一個圓柱凸輪加工仿真的實例證明，用仿真結(jié)果替代傳統(tǒng)控制算法，使得五軸聯(lián)動車床的數(shù)控編程變得更加容易和快捷。該方法同樣適合解決其它多軸聯(lián)動設(shè)備的軌跡控制。
李彩霞，楊潔明在2010提出基于五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)刀具半徑補償?shù)难芯?，在深入研究平面刀具半徑補償原理的基礎(chǔ)上，推導出了一種適合直線插補的二維刀具半徑補償通用公式，并結(jié)合空間變換原理，將三維空間內(nèi)的刀位點投影到二維平面內(nèi)，確定半徑補償方向，得出了三維空間刀具半徑補償?shù)乃惴āＳ袥]有多維空間刀具半徑補償?shù)乃惴?，將來是不是可以向這個方向發(fā)展？
莊朱協(xié)，王煒，嚴岳剛在2010年提出年基于加速度雙曲線的五軸聯(lián)動NURBS曲線插補算法，指出該算法是三次樣條曲線的特例。提出“如果某種加減速方法無法解決高階連續(xù)問題，不妨把該方法用于更高一階圖像”的結(jié)論。論證了節(jié)點矢量預(yù)估計算公式中V值的參數(shù)應(yīng)為t。通過計算比較直接插補和預(yù)處理再插補的計算量，論證了后者能有效減小計算復雜度。
展望
代表機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，從某種意義上說，反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況。五軸聯(lián)動數(shù)控車床在工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的作用，而且現(xiàn)在出現(xiàn)了新的特征，五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)正在向高速、高效率、高可靠性、高精度、復合化、智能化、、柔性化、綠色化等方向發(fā)展，我國由于工業(yè)底子薄，裝備制造業(yè)水平比較低，生產(chǎn)出來的五軸聯(lián)動數(shù)控車床質(zhì)距，落后就要挨打，面對歷史因素和現(xiàn)實的緊迫性，我國要想在接下了發(fā)展空間中占有一席之地，就需要做到以下幾點：
加大研發(fā)資金投入力度，加大加強基礎(chǔ)理論研究，為設(shè)備研究做好理論準備。
研究外國先進設(shè)備技術(shù)，深研其中的核心知識。在仿照的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。
研究國內(nèi)外五軸聯(lián)動技術(shù)的發(fā)展方向，做到先人一步開展研發(fā)。
了解國內(nèi)外各個用戶群體的需要，開發(fā)出適合不同用戶需要的設(shè)備。
創(chuàng)新是保持領(lǐng)先的內(nèi)在要求，沒有創(chuàng)新就沒有進步。國家應(yīng)該鼓勵企業(yè)進行五軸聯(lián)動技術(shù)的研發(fā)。
在保護好自己核心技術(shù)的前提下與其他先進企業(yè)進行技術(shù)交流。
大力發(fā)展高端五軸聯(lián)動車床，實施精品工程。
四、小結(jié)
五軸聯(lián)動數(shù)控機床已經(jīng)成為當今加工工業(yè)最重要的加工工具，隨著工業(yè)化的深入，五軸聯(lián)動數(shù)控機床必將應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域，但是我國裝備制造業(yè)水平還比較低，五軸聯(lián)動作為關(guān)鍵設(shè)備，打破國外技術(shù)壟斷，實現(xiàn)高端機床自給自足，實現(xiàn)“中國裝備裝備中國”任重而道遠，國內(nèi)制造企業(yè)必須尋求突破，以高端產(chǎn)品為點，帶動其他低端產(chǎn)品，繼而實現(xiàn)。
關(guān)注最新技術(shù)第十五屆中國國際機床工具展覽會（CIMES2020）將于2020年5月18-22，在北京中國國際展覽中心新館（順義）舉辦，歡迎您蒞臨指導。
