五轴在国内的现状和普及之路

前言
近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中，当遇到异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是最有效的解决手段。但五轴的高价格还是让它的普及之路变得迟缓，高效率、高质量的加工对应的是高投入。

Q1 五轴设备的价格为什么高？

一、机械部件价格高

1.在国内很难买到100万以下的双摆铣头，常用的300万到400万。以双摆铣头这个核心部件为例，因为其加工难度大，要求精度高，更因为体积小其内部机械组件相对细小，要保证像三轴机主轴箱那样的高刚性很难。所以双摆铣头做得很大、很重，一般只在大型龙门结构的五轴机才用这种五轴核心部件，比如各下面的大铣头就重达几吨

2.在国内很难买到10万以下的双转台，常用的在15万到50万甚至更高。双转台（摇篮、悬臂）：最难的是A摆（或者B摆），因为整个C轴转台固定在A（或B）轴上，A（B）摆电机在摆角时、即使是空载（不装夹工件），要克服整个C轴组件的重量，其负载都很大，如果再加上夹具及工件，负载成倍增加，所以双转台的精度和寿命出问题的一般都在A（B）摆，C摆相对少得多。这也是双转台五轴机很少加工钢件的本质原因【DMG直径800的转台，A摆扭矩高达5000NM，也只能加工一吨左右的工件（含夹具）】，而这种大力矩电机的价格不是一般人承受的。但即便如此，五轴机中双转台形式仍是最多的，因为这类五轴机相对制造难度较低（跟有摆角铣头的机型比）。

3.一摆一转：单摆铣头30万-60万甚至更高。这个机型的价格高，原因也是它也有摆角铣头，虽然只有一个旋转轴，造价还是很高，而且外国人不喜欢用单纯的单摆铣头，一般做成45度B摆，编程难度更高。

4、除了核心部件，相对于三轴机，五轴机的床身铸件要加工的地方多，难度也大，水电油气等附件多，成本也高。

二、数控系统价格高

日本三菱、法那科基本不卖五轴系统给国内，如果需要得经过很烦琐的审批，并限制用途。德国的海德汉，西门子、力仕乐、PA等相对宽容价格在20万以上。国产的带RTCP真五轴一套下来也要10万左右，稳定性还有待考验，而且国产五轴CNC系统厂家只有十来家。（这里参考价格以850三轴机类似大小的五轴，含系统及驱动和电机。）

三、使用调试成本高

ABC三种圆周运动的精度检测设备价格很高，三轴的激光干涉仪才10-20万，而五轴的检测目前只有英国雷尼绍能提供，一套需要60万-80万（含球杆仪）

Q2 五轴设备的国内现状怎样？

一、五轴机及其核心部件的生产厂家很少

跟传统的三轴机床比，五轴机的制造厂少的可怜。从上海北京之类的大型机械展就可以看出这一点。从目前笔者手中一份不是很齐全的厂商名录看，全国数量不到三位数。而仅仅在松岗长安两个镇，做三轴机的厂家数量不止这个数（100家以上）。能提供五轴机的三大核心部件（5轴CNC控制系统，旋转工作台，摆角铣头）的厂家，更是凤毛麟角，主要以台湾、日本、欧美企业居多。

三、五轴机的应用面现阶段太窄**

现在的五轴机，除了国企、军工用做一些普通人无法接触的东西之外，民企中的五轴机都在做一些外企业订单（高档消费电子，高档生活器具，高端模具），而且加工对象材料主要以铝合金为主，钢件为辅。

Q3 五轴设备应该怎样普及？

目前五轴设备的现状形成了一个闭环：制造难度大——>五轴机制造商少——>售价高——>应用面窄——>从业者少，特别是研发人员少——>生产难题无法解决——>制造难度大。

这种情况应该如何破局？对比三轴机的普及过程，五轴机的普及也要以应用范围的拓展来做突破口。从长远来说，五轴机的应用范围要拓展到传统的模具行业，要拓展到生活用品领域，也要拓展到工业产品、工具类的领域，这样才能形成长期需求。

一、模具行业

大部分的模具三轴机都能做，但造型复杂的、曲面有倒扣的模具就无法用三轴机器。还有就是高档产品设计时对曲线要求高、一定要一刀过的模具，三轴机也得让位于四轴五轴。拓展到模具行业时，要想工件的运动像三轴机一样，只在水平面上动，不受重力影响，那么五轴机的机型只有两个选择：双摆铣头型及一摆一转型。

这种机型的转台可以做的很大，承载大重量的模具，因为工件只在XY平面做直线运动和转动，重力对其没有影响。但转台C和B摆铣头的联动，加上XYZ，它又是一个真五轴机，什么复杂曲面都能加工。另外旋转工作台只有一个C轴，制造成本跟摇篮比大幅度降低，无论是从功能，还是从力学结构、还是从精度，从制造难度上来考量，这种五轴机都应该是加工模具的完美机型。二、生活用品领域、工业工具领域的五轴机应用

生活水平是随着生产工艺的提高而提高的。社会上越来越多的人愿意为高品质买单。而且现在还有一个趋势，为了提高技术门槛防止仿冒，越来越多的厨房用品、高档卫浴、玩具、装饰品都采用了复杂表面设计，这些四轴都无法加工，只能使用五轴设备。

一个活灵活现的蜘蛛造型

因此，五轴设备的普及之路总结为：从传统钻攻机加装小摇篮变五轴——>大力进入手机金属外壳制造业——>四轴五轴及假五轴（3+2）的针对性推广——>人员培训机构大面积建立——>进军模具行业（五轴机型多样化）——>进军消费品行业（五轴机型进一步多样化）——>增强汽车行业（发动机变速箱）——>四轴、假五轴（3+2）、真五轴遍地开花。

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