定义

 五轴机床主要由数控系统、伺服驱动、机床主体和其他辅助装置组成，是一种科技含量高、精度高的数控机床。其通常配备高性能的数控系统，通过先进的算法实现复杂轨迹的准确控制。在数控系统的控制下，至少有5个坐标轴协调运动进行加工[1]，可以使数控刀具相对于工件的位置和姿态更加灵活多样，能够加工出各种复杂曲面和异形零件，广泛应用于航空航天、汽车、能源电力、低空经济装备、人形机器人装备、船舶、医疗器械、精密模具、精密仪器和光学、电子制造等高端制造业领域。

 加工原理

 五轴加工技术是基于五轴机床实现的，基本工作原理涉及复杂的机械运动和数控系统控制。

 （1）五轴机床的运动原理　五轴机床具有5个单独的运动轴，包括3个线性坐标轴X、Y、Z轴，以及2个旋转坐标轴即A、B、C轴中的2个轴，能够对工件的多个面和复杂形状进行准确的切削和加工。

 （2）直线坐标与旋转坐标的协同作用　直线坐标X、Y、Z轴与旋转坐标A、B或C轴相互配合，实现多方位的加工。其中，机床主轴轴线方向或者装夹工件的工作台垂直方向为Z轴；与工件安装面平行的水平面，或者在水平面内选择垂直于工件的旋转轴线方向为X轴，远离主轴轴线的方向为正方向；Y轴垂直于X轴和Z轴，且与二者共同构成右手正交坐标系，其具体方向取决于机床结构和工件安装方式。旋转坐标中，绕X轴旋转为A轴；绕Y轴旋转为B轴；绕Z轴旋转为C轴。五轴机床主要有XYZ+A+B、XYZ+A+C、XYZ+B+C三种形式，不同的组合形式适用于不同的加工场景。

 分类

 1）按照联动方式可以分为两种：一种是五轴联动，即5个轴可以同时联动；另外一种是五轴定位加工，实际上是五轴三联动，即2个旋转轴旋转定位，只有3个轴可以同时联动加工，俗称3+2模式。五轴五联动具有RTCP功能，即刀尖点跟随功能，能保持数控刀具中心点和数控刀具与工件表面的实际接触点不变，在加工过程中，控制工件与数控刀具运动的5个自由度还可以同时运动，从而加工出任意曲面；而五轴三联动，另外2个轴只起到定位功能。五轴联动加工与五轴定位加工适用的行业对象不同，联动加工适合曲面加工，如各类复杂模具型腔件的加工，而定位加工适用于工件不同部位的平面、孔和槽等表面的加工[2]。

 2）按照主轴位置关系分为三大类：卧式、立式和立卧转换。其中立式较普遍，结构特点为主轴是垂直布置的。卧式的结构特点为主轴是水平布置的，在高度方向占用空间相对较小，专用翻板铣五轴机床可以归为卧式。立卧转换的结构特点是主轴可以在立式和卧式之间进行转换，具备多种运动方式，由于其结构相对复杂，需要考虑到立卧转换的空间需求。

 3）按旋转主轴和直线运动的关系分为三大类：双旋转工作台、一转一摆和双摆头。双旋转工作台（以A+B为例）适用于小型涡轮、叶轮及小型紧密模具等的加工。在B轴旋转台上叠加一个A轴的旋转台，通过多轴协同运动，可以实现对复杂形状工件的高精度加工。一转一摆（分为A+B、B+C，通常称为摇篮式）这种结构形式刚性好、精度高，能够满足对加工精度要求较高工件的加工需求。在航空航天领域的一些关键零部件加工中，一转一摆结构的五轴机床能够发挥重要作用。双摆头结构工作台大，一般为龙门式（或者桥式），旋转部分都是在头部，适合加工大型工件，在大型模具制造、船舶柴油机及能源电力制造等领域，双摆头结构的大型五轴机床能够凭借其工作台大的特点，高效完成大工件加工任务。

 4）按照应用领域可分为：减材、增材和复合五轴机床。减材五轴机床是指通过去除毛坯材料来获得最终零件形状的加工方式。五轴增材机床通常采用激光作为能量源，通过送粉/送丝装置将材料（金属粉末/丝材、热塑性材料等）逐层沉积，结合五轴联动实现复杂三维结构的无支撑成型。复合五轴机床，将增材、减材、激光以及超声波加工等多种加工制造方式集成在一台机床上，在加工过程中可根据需要灵活切换，实现高效加工。例如，先通过增材制造方式构建零件的大致形状，然后利用减材加工对其进行精加工，提高零件的精度和表面质量。

 综上所述，五轴机床的分类方式丰富多样，不同的分类方式对应着不同的应用场景和加工需求，为高端制造业提供了多样化的解决方案。