全球化的兴起和市场的国际化使客户的需求更加多样化。 在终端市场，用户期待更丰富、个性化的产品。 在制造业，这些变化已经不是秘密了。 要与世界各地的供应商竞争，须提供创新的产品、优良的质量和强大的功能。 须满足单品小批量、严格的几何公差要求和可视面和功能面要求，达到更高的表面质量。 同时，制造商须适应更短的上市时间和更短的产品生命周期的形势要求。

在下两期，小编为大家准备了纯干货。 旋转轴的定位精度是5轴加工中的关键，主要从以下2点进行研究。

1 .研究机床转台旋转轴的全闭环和半闭环控制模式

2.5轴加工探讨两个高精度定位的旋转轴在机床加工中的作用

全球化的兴起和市场的国际化使客户的需求更加多样化。 在终端市场，用户期待更丰富、个性化的产品。 在制造业，这些变化已经不是秘密了。 要与世界各地的供应商竞争，须提供创新的产品、优良的质量和强大的功能。 须满足单品小批量、严格的几何公差要求和可视面和功能面要求，达到更高的表面质量。 同时，制造商须适应更短的上市时间和更短的产品生命周期的形势要求。

在生产中，为了提高品种规格的柔软性，需要5轴加工技术。 通用的安装夹具系统可以进行多方面且完全的加工，可以提高自动化程度、灵活性和机床的利用率。 5轴技术可以大量使用标准刀具，因此可以在铣削路径中改变刀具的方向来加工复杂的几何。

五轴加工

在5轴加工中，5个机床轴都是相互相对运动，同步插补(3个直线轴和2个旋转轴)。

3加工

这是在加工前旋转轴移动到固定位置，加工中也保持在该位置的情况下的3 2轴加工。

即使环境条件和加工条件发生变化，机床也须高精度地保持加工品。 因此，在位置信息处理中须满足测量精度和长期匹配性的要求。 特别是在5轴加工中，旋转轴的定位误差影响加工精度，因此直接影响工件精度。

根据成本构成、客户要求、机床加工状况，特定的旋转轴可以由力矩电动机驱动，也可以由伺服电动机和机械传动系统驱动。 对于采用机械传动的旋转轴，编码器的选择特别重要，本文主要聚焦于这个主题。 对于由伺服电机和齿轮传动电机构成的旋转轴，测量其位置的zui简单方法是电机编码器和齿轮比。 这就是半闭环控制的位置反馈控制方式。

半闭环控制

半闭环控制不考虑机械传动零件的误差。 反馈控制环路中不包含这些误差。 半闭环控制中的周期性负载会导致传动部件发热，是定位误差较大的重要原因。全闭环控制

将角度编码器直接安装在转台的旋转轴上进行位置反馈时，为全闭环控制。 全闭环控制中，大部分机械传递误差都在位置控制环上。

在以下讨论中，我们比较了链内的齿轮系统对旋转轴定位的影响和在旋转轴上直接使用角度编码器的效果。

首先，我们来看看被检机床的配置。

以下测量结果来自gao端五轴立式加工中心，工件使用一个直线轴和两个旋转轴，刀具配置成使用两个直线轴(这台机器的结构与图2类似)。 这台机器的行程范围约为600 mm  x  600 mm  x  500 mm。 测试的主要内容是工作台的“c”轴旋转轴，该轴由伺服电机和蜗轮驱动。

基准编码器的设计和制造用于确定旋转工作台的定位精度。 图3是其结构式设计的示意图。 基准编码器有光扫描的栅极鼓[1]和四个非接触读取器[2]。 扫描仪鼓位于转台的中心，通过适配器[3]安装固定，测量时转台旋转。 读取头分布在安装台[4]上，通过卡盘系统[5]固定在机床的主轴上。

图4是将基准编码器安装在机床上的情况。 测量时，查找旋转工作台、基准编码器的栅极滚筒、主轴部件的旋转轴。 基准编码器的精度通过校正后的测量仪进行识别，使系统精度达到0.5’。 如果在较大的安装公差范围内、径向1.0 mm及轴向跳动0.4 mm的动作公差范围内，则可以满足上述精度要求。 用机床进行多次测量，验证基准编码器的重复精度和质量。

该基准编码器的优点是允许的安装公差大(特别是允许0.2 mm的偏心量)，因此安装大幅度简化，实用也方便。 该编码器的公称系统精度是指基准编码器整体的精度，不受外部环境因素的影响。 旋转轴可以从任何地方测量，也可以使用非常小的角度步长。 不指定固定的测量位置数和测量位置之间的等间隔。 不需要将基准编码器与机床相关联。

转矩电机的直接驱动系统得到了广泛的应用，但相当比例的机床旋转轴采用了伺服电机和机械传动相结合的结构。 其主要原因是加工中的复杂性和机床的成本构成。 伺服电机时，决定旋转轴的角度位置有两种方法。 两个位置反馈模式，即全闭环(CL  )和半闭环(SCL  )，分别参见图5和图6。

与全闭环控制不同，半闭环控制的误差源有多个。 这是因为编码器的位置测量点和对应的转台之间有很多零件。 特别是几何误差、机械传动部件的弹性误差和温度影响以及磨损问题。 加工力和振动的动态作用也影响位置测量。 但是，在全闭环控制中，角度编码器在原点位置测量这些误差，在位置控制环中考虑了这些误差，因此定位精度几乎不受上述介绍的主要误差源的影响。

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