五軸聯(lián)動數(shù)控機床及其它高端數(shù)控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復雜曲面的機床，這種機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。 目前，五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。

五軸聯(lián)動數(shù)控機床中的五軸是指除了X、Y、Z軸，還有一個旋轉(zhuǎn)軸和一個擺動軸。旋轉(zhuǎn)軸可以是A軸也可以是B或C軸，旋轉(zhuǎn)軸是可以360度旋轉(zhuǎn)的，擺動軸是除了旋轉(zhuǎn)軸已定義后的（如A軸），剩下的兩個軸當中的一個（如B或C），擺動軸只能在一定的角度內(nèi)進行擺動（如正負180度）而實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。

五軸聯(lián)動數(shù)控機床有什么特點？

五軸聯(lián)動加工中心有占地空間小、高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。若配以五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工，更能夠適應像汽車零部件、飛機結(jié)構(gòu)件、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

圖一：采用寶麗斯通裝備技術(shù)（蘇州）有限公司礦物鑄件Mineral casting床身的五軸數(shù)控加工中心

作為一個高端精密加工設(shè)備，德國巨浪集團（CHIRON）、日本大隈（OKUMA）、德國格勞博（GROB）、日本牧野（MAKINO）等公司的五軸聯(lián)動加工中心無論在品牌知名度還是在機床自身的精度、效率、長期動態(tài)穩(wěn)定性以及控制系統(tǒng)等方面還是處于頂級位置。作為一種有廣泛應用和發(fā)展前景極好的設(shè)備，近幾年國內(nèi)不少公司投入了巨大的資金和研發(fā)人員對五軸聯(lián)動加工中心進行研究和改進，有些公司在技術(shù)上和產(chǎn)品上已經(jīng)接近或者達到國際先進水平，如大連科德數(shù)控有限公司、華擎裝備技術(shù)有限公司、大連佳峰自動化設(shè)備有限公司等。

五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心及其它精密加工設(shè)備要達到理想的精度、效率和長期動態(tài)穩(wěn)定性涉及的方面因素很多，但作為設(shè)備骨架的床身材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計無疑是其中比較核心的部分。機架所選用的材料的剛度、吸振性、阻尼系數(shù)和溫度的敏感程度直接影響設(shè)備的動態(tài)穩(wěn)定性、精度和長期維護成本。

圖二：采用寶麗斯通裝備技術(shù)（蘇州）有限公司礦物鑄件Mineral casting的晶元切割機床身

礦物鑄造(mineral casting)又稱人造大理石，是一種用各種天然礦石，石英砂，玄武巖等原料與一定量的樹脂粘結(jié)劑混合制作而成的新型材料。與傳統(tǒng)鑄鐵和鋼材相比，礦鑄件材料有更好的吸振性能，抗腐蝕性能和抗磁性能，并且它還有很好的絕緣性能。同時，相比較天然大理石，具有吸水性低，較強的韌性，不容碎，模具任意成型，易加工等明顯的性能優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。

隨著礦物鑄件Mineral casting技術(shù)的不斷成熟，國際數(shù)控機床行業(yè)的巨頭紛紛將以前的鑄鐵或者天然大理石材質(zhì)的五軸聯(lián)動加工中心床身升級成礦物鑄件材質(zhì)的床身（包括底座、龍門、立柱等）從而讓他們的設(shè)備具備更優(yōu)的性能。其中德國機床業(yè)的“隱形冠軍”埃馬克（EMAG）、德國巨浪（CHIRON）、瑞士阿奇（AGIE）、德國申克（SHUNCK）是世界上較早將床身升級成礦物鑄件材料的國際機床巨頭。近幾年，隨著國內(nèi)礦物鑄件公司在技術(shù)上的不斷進步和成熟，國內(nèi)不少高端數(shù)控機床公司也開始逐步升級或者批量轉(zhuǎn)化成礦物鑄件Mineral casting床身，其中德國巨浪（CHIRON和瑞士阿奇（AGIE）采用的是德國藍蒲公司生產(chǎn)的礦物鑄件Mineral casting床身，華擎裝備（HQ）、杰亞數(shù)控（JY）、赫銳數(shù)控裝備（HR）、富強科技（FS）等公司采用寶麗斯通裝備技術(shù)（蘇州）有限公司（Bolystone）生產(chǎn)的礦物鑄件Mineral casting床身，大連佳峰采用南通盟鼎新材料有限公司的礦物鑄件機架，而埃馬克（EMAG）、德國申克（SHUNCK）和大連科德則建立了自己的礦物鑄件工廠。

圖三：采用寶麗斯通裝備技術(shù)（蘇州）有限公司礦物鑄件Mineral casting的五軸數(shù)控磨床床身

相比傳統(tǒng)的鑄鐵、鋼結(jié)構(gòu)和天然大理石，那么礦物鑄件具體具備哪些優(yōu)勢呢？大量的實驗室數(shù)據(jù)和應用實踐表明，礦物鑄件(mineral casting)具備以下明顯的優(yōu)勢：

一、極強的吸振性能。

礦鑄件材料(mineral casting)的吸振性能強于灰鑄鐵和鋼鐵6到10 倍。使用礦物鑄件可以大大降低精密機床的運行平穩(wěn)性、降低噪音、提高精度，從而延長機床的使用壽命。

二、熱傳導率低，熱穩(wěn)定性好

礦鑄件材料(mineral casting)對外部溫度的變化反映很慢，這一點提高了整機的尺寸精度的同時，保證了被加工零件的加工精度。

三、化學及機械穩(wěn)定性能好

能抵抗腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，比如機油、腐蝕性溶液、酸液和常用的冷卻液等。密度約是鑄鐵的1/3，熱阻隔性均比鑄鐵鑄鋼等金屬材料高，而吸濕性則比天然花崗石低，熱穩(wěn)定性好，并具優(yōu)良環(huán)保性；電絕緣，不導磁，耐腐蝕。

四、鑄造精度高，內(nèi)部應力小，內(nèi)部收縮率低（0.03%）。

五、很大的設(shè)計包容性

整合了各種機械零件，比如地腳錨栓，液壓管道，冷卻液管路和接地線等都能整合澆鑄在鑄件中。

六、常溫下的鑄造流程，不需要額外的加熱措施，能源消耗少；同時可回收再利用。礦鑄件材料具有很好的化學惰性，易于存放和再回收利用。

七、由于礦鑄件材料(mineral casting)能使設(shè)計和生產(chǎn)達到優(yōu)化，所以在機加工、裝配和物流等多方面降低了成本，使得其在總裝前的成本比焊接結(jié)構(gòu)或者灰鑄鐵的床身低；由于采用了一部到位的加工方法，礦鑄件材料制作的零件生產(chǎn)周期比鑄件和鋼鐵零件短。

圖四：采用南通盟鼎新材料有限公司(MD)礦物鑄件Mineral casting的自動化設(shè)備機架

但礦物鑄件材料（Mineral casting）與鋼材、鑄鐵、天然大理石相比在物理、化學、力學性能等方面存在巨大的差異，將數(shù)控加工中心的床身升級成礦物鑄件材料mineral casting不僅僅是修改圖紙規(guī)定的材料種類那么簡單，要達到與鑄鐵同樣的剛度，需要對原有鑄鐵或者大理石的床身的局部結(jié)構(gòu)進行比較嚴謹?shù)脑O(shè)計和修改，從而實現(xiàn)床身不僅具備礦物鑄件（Mineral casting）材料的優(yōu)勢，同時也完成數(shù)控加工中心在結(jié)構(gòu)和功能上的進一步優(yōu)化和提高。

理想的升級轉(zhuǎn)化，就需要同時具備幾個因素：對自己的數(shù)控加工中心的功能和結(jié)構(gòu)非常了解的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師、對礦物鑄件材料和機床床身都了解的產(chǎn)品設(shè)計工程師、礦物鑄件配方和生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可靠的礦物鑄件制作廠家以及可以達到要求精度的精密加工設(shè)備。選擇一家被客戶批量認可的市場美譽度高的成熟的礦物鑄件生產(chǎn)廠家作為數(shù)控機床中心床身的合作伙伴則是成功的第一步。礦物鑄件材料與鑄鐵的另一個不同之處就是無法用消失模方式做樣品，如果期待采用礦物鑄件材料的床身比鑄鐵還低或者在模具投入方面達不到應有的水準，不僅很難達到性能提高和設(shè)備升級的目的，可能存在比較大失敗的風險。在成本合理的基礎(chǔ)上，一個成熟的、專業(yè)的礦物鑄件制造廠家能夠在最大程度協(xié)助客戶實現(xiàn)其設(shè)計的理想。而對于結(jié)構(gòu)變動有限的床身，采用高強度礦物鑄件材料(High strength Mineral casting)則十分可行的選項。