・机械制造与研究・
杜玉湘，等・五轴联动数控机床的结构和应用
数控系统是数控机床的大脑，数控机床的性能和功能
除了机床本身的设计和制造品质以外，还取决于数控系统
的性能和功能，五轴联动数控机床更是如此。所以在中
国，解决高档数控系统（包含五轴联动数控系统）的自主
知识产权问题尤为重要。笔者认为，在目前阶段，高档数
控系统起码应该具备以下基本要素：１）多通道、多轴联动
（五轴以上）；２）刀具的空间补偿及优化功能；３）全闭环或
双闭环控制的能力；４）插补周期＜０．５ ｎｍ；５）前瞻控制能
力＞１ ０００程序段；６）数据运算与交换的单位＜ｌ
ｎｍ；
有心人应该注意到，在２００１年北京国际机床展上，南
京四开公司就推出了配有自主知识产权数控系统的五轴
联动数控机床，并在现场连续六天加工深水井泵的整体叶
轮（青铜材料）。四开公司ＳＫＹ系列高档数控系统的部分
主要技术指标如下：１）轴数：６轴（联动）加上主轴（可以
选择８轴或１６轴）；２）内部运算及交换数据分辩率：０．００１
斗ｍ（即所谓的纳米插补）；３）系统最小指令增量０．１
Ｉｘｍ；
４）段处理时间ＢＰＴ０．１ ｉｎｓ；５）５轴加工功能（三维空间刀
具半径和长度补偿）；６）斜加工平面、钻斜孔和斜孔中退
刀功能；７）对倾斜轴的空间机械几何精度自动补偿；８）双
端驱动和重心推动功能；９）各种误差补偿：全行程直线补
偿、非线性弯曲补偿、双向螺距补偿、间隙补偿、过象限补
偿、刀具偏置和热膨胀、静摩擦和动摩擦补偿等；１０）提前
预处理（前瞻控制）５ ０００程序段（ＦＡＮＵＣｌ６ｉ数控系统为
６００程序段）；１１）粗插补周期２ ｍｓ；１２）细插补周期０．１
ｍｓ；１３）加工动态轨迹显示功能；１４）进给轴或主轴的功率
显示及控制功能；１５）加工时间的显示。
四开公司的ＳＫＹ高档数控系统最近获得了２００６年
江苏省科技厅成果转化项目１ ０００万人民币无偿拨款的
支持（资金已经全部到账）。
４
四开公司连续推出多款五轴联动
数控机床
自２００１年以来，四开公司陆续推出了多款五轴联动
数控机床：
ａ）在２００１年的北京国际机床展览会上。四开公司展
出了两台数控机床，一台是采用了零传动技术即采用直线
电机的数控车床；另一台是五轴联动的数控镗铣床，现场
加工了一种青铜材料的一个深井泵的整体叶轮，展会六
天，加工六天。
ｂ）在２００６年２月份的上海国际机床展览会上，四开
公司展出了型号为ＳＫＹ８０１２０的双转台型五轴联动高速
数控铣床，现场加工了一个足球的模型。
ｃ）在２００６年５月份上海国际工模具展览会上和
２００６年６月份的北京国际机床展上，南京四开公司展出
了型号为ＳＫＹ５—７０１００的双转台型五轴联动高速数控铣
床，在现场加工了一个人头像的模型（图４）。其主要参数
为：石，，，和：（７００
ｍｌｉｌ×１ ０００ ｍｍ×７００
ｍｍ）行程；６轴、
ｃ轴。
ｄ）在２００７年４月份的北京国际机床展览会上，四开
公司展出了型号为ＳＫＹｌ２１６０的双摆头式五轴联动高速
图４采用ＳＫＹ５—７０１００型数控铣床的五轴联动
现场加工人头像
数控铣床，在现场加工：一个直径为４００ ｍｍ的红色球体
上，主轴转速为１．８万ｒ／ｍｉｎ，刀具快速、精确地沿着球体
的法线高速加工中英文字体（图５）。
图５
ＳＫＹｌ２１６０的双摆头式五轴联动高速数
控铣床在现场ｊｊＱ ａ－：在圆球上沿法线高速铣削
和雕刻中文及英文字符
ｅ）在２００７年１１月份的上海中国工业博览会上，四开
公司展出了型号为ＳＫＹｌ６１７５的摆头加上转台式五轴联动
加工中心，该机床采用了四开公司的ＳＫＹ一２００６Ｎ高档数
控系统（具有中国自主知识产权）。在会展上以五轴联动
方式加工一个２０世纪５０年代小轿车的汽车模型（图６），
引起轰动，上海东方卫视和新闻综合频道的报道给予了很
高的评价。该车的大小为６００
ｍｍ×２５０ ｎｌｌｎ×２００
ｍｉｌｌ，模型
的数据来源于网络，由四开公司的技术人员加以处理，形成
Ｇ代码，加工程序高达一个ＧＢ（１
ＧＢ＝１ ０００
ＭＢ即１００万
ｋＢ），以五轴联动、五面体的方式一次加工完成。
５结论
五轴联动机床的使用比三轴机床要复杂许多，使用成
本也高出许多，对编程、操作人员的要求也要高出许多，但
是为什么在全世界的范围内人们对五轴联动加工越来越
趋之若鹜呢？
采用五轴联动机床加工的好处首先是可以做到复杂
工件的所谓“一次装卡，除了装卡面全部于完”的五面体
加工效果，有效解决因二次装卡带来误差的问题；其次是
可以做到刀具的恒线速切削，从而得到较高的切削效率和
（下转第２０页）
・１６・ｈｔｔｐ：／／ＺＺＨＤ．ｃｈｉ眦ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｒｌ
Ｅ－ｍａｉｌ：ＺＺＨＤ＠ｃｈａｉｎａｊｏｕｍａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ《机械制造与自动化》
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