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设置在床身上的工作台可以环绕X 轴回转，定义为 A 轴，A 轴一般工作范围 +30 度至 -120 度。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕 Z 轴回转， 定义为 C 轴，C 轴都是 360 度回转。 这样通过 A 轴与 C轴的组合， 固定在工作台上的工件除了底面之外， 其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A 轴和 C 轴最小分度值一般为 0.001 度，这样又可以把工件细分成任意角度， 加工出倾斜面、倾斜孔等。


A 轴和 C 轴如与 XYZ 三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。


但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当 A 轴回转大于等于 90 度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。


主轴前端是一个回转头，能自行环绕 Z 轴 360 度，成为 C 轴，回转头上还带可环绕 X 轴旋转的 A 轴，一般可达 ±90 度以上，实现上述同样的功能，这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。


这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。


主轴回转的立式五轴加工中心


立式加工中心的主轴重力向下，轴承高速空运转的径向受力是均等的，回转特性很好，因此可提高转速，一般高速可达 1,2000r/min 以上，实用的最高转速已达到 4,0000 转。主轴系统都配有循环冷却装置，循环冷却油带走高速回转产生的热量，通过制冷器降到合适的温度，再流回主轴系统。


X、Y、Z 三直线轴也可采用直线光栅尺反馈，双向定位精度在微米级以内。由于快速进给达到 40～60m/min 以上， X、 Y、 Z 轴的滚珠丝杠大多采用中心式冷却，同主轴系统一样，由经过制冷的循环油流过滚珠丝杠的中心，带走热量。