文献综述
先进制造业是现代制造业的核心，与国家经济实力，竞争力息息相关。社会生产力发展到今天，装备制造业的发展水平，成为一个国家科技水平、工业水平的综合体现。高度发达的装备制造业是实现工业现代化的必备条件。
装备制造业为国民经济各部门提供工作母机，而“万机之母”离不开机床，尤其是数控机床的水平和拥有量，是衡量制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志。
数控机床是制造装备业的工作母机，是实现先进制造技术和装备现代化的基石，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。随着工业化的发展，五轴联动数控机床被认为是航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最重要加工工具。作为难度最大、应用范围最广的数控机床技术，五轴联动数控机床在加工方面有着其不可替代的优点。【1、2】
五轴联动数控机床除了可以实现X/Y/Z轴的运动，还需要实现两个轴的回转。以立式加工中心为例子，立式五轴加工中心的回转头有两种实现方式【3】：1、工作台倾斜型。设置在床身上的工作台可以绕X轴转动，定义为A轴。工作台的中间还设有一个回转台绕Z轴转动，定义为C轴。通过A轴和C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面，其余五面可以由加工中心的主轴进行加工。这种设置方式的优点是主轴比较简单，主轴刚性好，制造成本低，缺点是工作台不能设置太大，承重较小。2、主轴倾斜型。主轴前端是一个回转头，能自行绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴。这种设置方式的优点是主轴头比较灵活，可以加工例如大型客机机体等大型零件，因此在大型龙门机床上应用较为广泛【4】。由于这种设置在切削过程中使得主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证一定的线速度，可提高表面切削精度，所以这种结构非常受高精度曲面加工的欢迎。当然还有一种是工作台/主轴倾斜型。一个旋转轴在主轴头的刀具侧，另一个在工作台测。这类机床的旋转轴结构布置有最大的灵活性，可以是在A.B.C轴中任意两个组合。大部分的旋转轴配置形式是B轴与工作台绕C轴组合。
典型的工作台倾斜型五轴联动数控机床是两个旋转运动分配在工件侧，另外三个直线运动分配在刀具侧的传统串联结构机床。工作台倾斜型五轴联动数控机床通俗地也称之为双摆台机床，因为机床的两个旋转轴都分布在工作台侧。五轴数控机床的3个直线运动轴和2个回转运动轴联动使铣刀始终垂直于工件曲面，从而实现复杂曲面的高精度加工。由于卧式机床的主轴在径向有自重力，轴承高速运转时径向受力不均，因而主轴转速不宜过高，而立式机床主轴不存在自身重力影响，转速较高，因而该机床采用立式结构。该机床将A,C回转轴设置在主轴上，铣头绕Z轴旋转360°形成C轴，绕X轴旋转plusmn;90°形成A轴，这样的结构形式工作台上无旋转轴，因此工作台承受力大，工作台的尺寸也可设计的大些，更重要的是主轴加工非常灵活，尤其是用球面铣刀加工曲面时，可使球面铣刀避开避开顶点切削，保证有一定的线速度，从而提高表面加工质量。另外，A,C轴联动铣头的传动环节少，并且设计了蜗轮蜗杆消隙装置，有效地消除了回转轴的轴向和径向间隙，从而保证了回转精度和承载能力，并可在传动零件出现磨损时调整间隙，延长传动副使用寿命。蜗杆由多段蜗杆套组成，隔断蜗杆套之间安装有弹性元件，弹性元件迫使蜗杆套与涡轮相互压紧，使相互啮合的齿侧均无间隙，从而保证了传动精度。【7】
电主轴，外文名hvct，是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)，特性为高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。对于五轴机床常常需要用小直径的铣刀来加工复杂的曲面因此主传动系统必须具有很高的转速才能完成高精度加工。电主轴是交流伺服电动机直接驱动的集成化结构，消除了机械传动产生的振动噪音，而且电主轴有着高效率、高精度的加工功能，可满足五轴机床的加工要求。
当前国外五轴联动数控机床以欧美、日本为代表，这些国家的五轴联动数控机床代表了当今五轴联动数控机床发展的最髙水平。目前国外著名机床厂五轴联动数控机床技术发展重点可归结为：高速、高精度、环保、智能、复合化。力矩电机在国外作为回转坐标驱动装置的广泛使用，使得国外机床进给机构实现了高速、低损耗、高精度、高效率的目标【5】。DMG公司的DMC165在配上了旋转工作台后，可以进行五轴联动的数控加工。该机床的最高转速可达到30000r/min,由于采用高性能直线电机驱动，其最快移动可达到90m/min，加速度2g。而作为复合机床的代表，德国DMG公司的GMX2501inear五轴车铣复合中心和DMU80P/H五轴车铣复合中心、韩国Doosan公司PUMA MX2500ST九轴控制五轴车铣复合中心、瑞士威力铭
-马科黛尔公司的W-508MT八轴控制五轴联动铣车复合中心、瑞士宝美技术公司展出的S192blrsquo;和S191FrL-R五轴车铣复合中心等，在CIMT2007上也得到了广泛的关注。新的机床技术在五轴联动机床上的使用,使得五轴联动机床在结构上越来越简单，在性能、功能上却越来越优秀【6】。最近为了避免叉式主轴头在主轴发生微小偏摆时，C轴必须转动很大角度的情况，德国Zimmermann公司设计出了一种M3ABC性主轴头，这种主轴头增加了一个弧形导轨，因而多了一个B坐标。所以，它是一种具有A、B、C三个回转坐标头，除有约plusmn;40°的偏摆角限制外，还有其它位置限制。这种铣头将迄今为止各种结构方案的所有优点都结合在一起了。具体优点如下：刚性非常好、结构紧凑；有A、B、C三个坐标；偏转范围大；C轴转动不受限制。这种设计使得五轴联动数控机床在加工时精度更高。
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