五轴机床是一种高度复杂的数控机床，能够通过五个坐标轴（三个直线轴+两个旋转轴）的联动实现复杂曲面的高精度加工。其核心结构组成可分为以

下几大部分：

1.机床基础结构

(1)床身（Base）

作用：支撑整个机床，保证静态和动态刚性。

材料：通常采用铸铁（HT300）或聚合物混凝土，具有高阻尼特性以减少振动。

关键要求：热稳定性（如内置冷却通道）、抗振性。

(2)立柱（C>lumn）

作用：支撑主轴系统，承受切削力。

设计：龙门式、C型结构等，重型五轴机床常用龙门框架以提高刚性。

2.运动系统

(1)直线轴（X/Y/Z）

传动方式：

滚珠丝杠+伺服电机（通用配置，精度±0.005mm）。

直线电机（高端机型，速度＞60m/min，精度±0.003mm）。

导轨：

滚动导轨（高速轻载，如日本THK）。

滑动导轨（重载高刚性，如静压导轨）。

(2)旋转轴（A/B/C）

类型：

转台（R>tary Table）：用于双转台型机床，承载工件旋转（如德国SIKO圆光栅编码器）。

摆头（Swivel Head）：用于转台+摆头型，主轴可多角度摆动（如瑞士ETEL直驱电机）。

驱动方式：

蜗轮蜗杆（传统，有反向间隙）。

直驱力矩电机（高端机型，无背隙，如海德汉RCN系列）。

3.主轴系统

(1)主轴单元（Spindle）

类型：

电主轴（集成电机，转速可达40,000rpm，如瑞士IBAG）。

机械主轴（皮带/齿轮传动，高扭矩，适合重切削）。

冷却方式：

油冷（高功率主轴）。

气冷（高速精密主轴）。

(2)刀具接口

刀柄：HSK（德标）、BT（日标），HSK-A63常见于五轴高速加工。

换刀机构：

链式刀库（20~60把刀，如德国LIEBHERR）。

盘式刀库（紧凑型，＜20把刀）。

4.数控系统与反馈装置

(1)数控系统（CNC）

主流品牌：

西门子840D sl（高端五轴联动）。

海德汉TNC640（高精度曲面加工）。

发那科31i-B（重型切削优化）。

国产系统：华中数控HNC-848、科德数控KND-500（部分替代进口）。

(2)反馈装置

光栅尺：直线轴闭环控制（如海德汉LB382，分辨率0.001μm）。

圆光栅：旋转轴角度反馈（如雷尼绍RESM圆光栅）。

5.辅助系统

(1)冷却与排屑

切削液系统：高压冷却（＞70bar）用于钛合金加工。

排屑器：链板式/螺旋式，自动化生产线需集成。

(2)刀具测量与工件测头

对刀仪：机床内置或外部（如BLUM激光对刀仪）。

工件测头：雷尼绍MP10触发式测头，用于工件坐标系标定。

(3)安全防护

全封闭护罩：防屑、防油雾（符合ISO 16090标准）。

碰撞检测：通过电流监控或力传感器预防撞机。

6.五轴核心部件详解

双转台型：旋转轴集中在工作台，主轴轻量化。

转台+摆头型：工作台承重与主轴灵活性平衡。

双摆头型：主轴复杂化，工作台固定（如龙门五轴）。

技术趋势

模块化设计：快速更换摆头/转台以适应不同工艺。

智能补偿：通过温度/振动传感器实时修正误差。

复合加工：集成激光加工、3D打印头（如DMG LASERTEC 65 3D）。

国产与进口差异点

国产：华中数控系统+国产丝杠/导轨（中端机型成本降低30%）。

进口：全闭环直线电机+力矩电机转台（精度保持性＞10年）。

掌握五轴机床的结构组成，有助于针对加工需求选型，并在维护中快速定位故障（如旋转轴异响可能源自蜗轮磨损或编码器故障）。