使用五轴加工可以在多个方面带来好处。通过分析设备、工艺和夹具，尤其是 切割工具 和切割动作。
除了某些功能只能通过全五轴加工完成之外，还有一些选择性和简化的加工工艺也利用了五轴。这些包括使用三轴加两轴，有时甚至只使用三轴，尤其是用于各种粗加工、半精加工和铣削操作。
虽然有些零件特征具有双曲轮廓并同时沿五个轴移动，但是，只要使用正确的刀具并保持适当的恒定切削量，几乎任何曲率都可以有效地加工。
使用五轴加工的主要优势
显而易见的是能够高效地生产具有高精度和出色表面质量的复杂三维（双面）零件特征。切削时间大大减少，通常只需一次设置和最少的切削操作，并且刀具悬伸尽可能短。金属切除率通常会提高，刀具碰撞的风险是可控的。对于五轴加工、同步加工和三轴加两轴加工，切削刀具和工艺选择是取得成功结果的关键因素。工艺选择对于同步加工比三轴加两轴加工更重要，因为前者挑战性较小，可以视为三轴操作。
五轴 CNC 加工基于机床通过沿五个轴移动来生成 3D 零件形状的能力。此外，真正的五轴同时加工意味着除了能够沿旋转轴定位刀具之外，刀具还可以在切削过程中沿这些轴进给。必然的结果是机床可以在一次设置中生产出复杂的零件形状。除了三个基本轴（x、y 和 z）外，还包括两个附加轴（b 和 c，有时是 a 和 c，具体取决于机器配置），绕 z 轴切削并绕 y 轴（或 x 和 y）旋转。当机床主轴或工作台固定在某个角度并以三轴模式进行加工时，它就是三加二轴加工。从机床的角度来看，有几种方法可以获得五轴加工：五轴加工中心、倾斜工作台布置或通过主轴头附件。
使用 CoroMill Plura 整体硬质合金立铣刀进行叶轮五轴加工
旋转刀具在零件表面上产生的纹理是主要考虑因素。为此，主偏角和刀具倾斜角在 CAD-CAM 程序中实现，在设计夹紧方法时应予以考虑。不仅切削刃的主前角，而且刀具啮合量和后角的大小也会对避免反切产生影响。
导程角是刀具中心线与工件表面垂直线之间的夹角，该夹角位于刀具沿进给方向与工件接触的点处。在许多情况下，该值将保持不变并与所用刀具的推荐值相匹配，但如果 CAM 允许，则可以通过编程进行更改。在固定导程角的情况下，刀具在整个进给方向上相对于零件表面以预定角度倾斜。导程角基于表面上的最小内半径和刀具的有效直径。
刀具的倾斜角以垂直于进给方向的平面为基准，因此与前角相反，它是基于刀具中心线和切削时表面的垂直线来测量的。每个点的恒定前角对于生成弯曲和凹陷的零件表面至关重要。虽然点铣削会消耗更多的切削时间并可能缩短刀具寿命，但它是获得凹陷和双曲面的安全方法。刀具始终在其圆角半径处与工件保持接触（接触点的位置沿刀具圆角半径变化，具体取决于特定的表面），并且可以通过连续的走刀生成 3D 表面。使用立铣刀进行点铣削适用于粗加工、半精加工和精加工工序。
侧铣加工
效率更高，切削时间比点铣短，但在某些方面有更多限制。最适合半精加工和精加工操作，但仅限于单曲面和凸面。顾名思义，侧铣主要使用刀具侧面进行切削，刀具半径（如果有）仅产生零件圆角半径。由于刀具/零件接触面积较大，因此需要更大的功率、扭矩、稳定性、切屑排出和机器运行性能。
五轴加工的刀具选择在一定程度上取决于所采用的具体铣削方法（点铣或侧铣）。侧铣需要具有足够长径向切削刃的刀具，例如整体硬质合金立铣刀或可换头铣刀。这些铣刀可以是直的或锥形的，并且具有各种圆角半径。侧铣有几种技术：摆线铣、切片铣或轮廓铣。锥形球头立铣刀比球头立铣刀具有更高的稳定性，因为球头立铣刀需要较小的配合半径。
在摆线铣削（一种三轴粗加工技术）中，刀具以连续螺旋刀具路径进行切削，在密闭空间内径向进给，具有较高的材料去除率。刀具在每次切削时都会连续向外移动，形成凹槽或轮廓。由于径向切削深度较小，因此可以使用较大的切削深度，并产生相对较小的切削力。切片（一种三轴半粗加工/精加工技术）类似于零件倒圆，通常需要高速、动态刚性的机床。此外，切削是在较小的径向切削深度下通过多次走刀进行的，因此对于较大的半径，可以应用较大的轴向切削深度。仿形铣削可以是仅使用侧面的 2D 切削工艺，也可以是形成刀具半径底面的 3D 切削工艺。仿形铣削还需要高速、动态刚性的机床和极高的稳定性。
用于定点铣削
根据零件特征和表面质量要求，有多种刀具选择。一般来说，对于较大的开放表面，圆刀片铣刀或球头铣刀是首选。对于凹槽，具有较大刀具悬伸的锥形球头铣刀通常是最佳选择，模块化刀具系统提供的减小直径的适配器可在需要刀具可达性时确保最大的稳定性。
粗加工的刀具应用与机床能力和零件表面要求有关，在三轴加工中可以应用较大的有效刀具直径。对于半精加工，刀具路径策略应模仿精加工策略，通常在五轴加工（有时使用三轴）中效率最高，以实现最佳加工效果。目标应该是为精加工操作留出均匀的加工余量。
对于精加工，刀具选择取决于所需的表面质量和精度水平，其中可以通过使用不同类型的刀具优化同步五轴加工，具体到零件特征和表面处理。圆刀片立铣刀更常用，球头立铣刀适用于对形状和可达性要求更高的切削，例如封闭式凹槽。
各种铣削刀具
适用于同时和三轴加工操作，具体取决于粗加工和精加工的参与程度。例如，大直径圆刀片铣刀适用于浅大表面，使用相对较大的径向切削。当使用圆刀片刀具或具有大圆角半径或圆鼻的立铣刀进行铣削时，最好应用适当的导入角和前角，以确保获得最大的性能和加工结果。可导致高进给能力的切屑变薄效应是需要考虑的生产率因素。
球头刀具非常适合五轴点铣削，但可达性和轴自由度受到限制（三轴加两轴），例如零件特征或夹具。这些刀具通常是整体硬质合金立铣刀或可换头铣刀，加工时间短，切削速度快，效率极高。当然，它们也适用于任何三轴加两轴加工操作。
五轴加工过程中的表面质量
这部分是步距的问题，步距与刀具直径有关。在具体应用中，步距是一个重要因素，因为它会影响加工时间和表面质量。与用于传统轮廓铣削的球头铣刀相比，使用圆刀片铣刀可以显著减少切削时间。对于圆刀片铣刀，步距与直径的关系最大为 1:2，步距越大可以减少加工时间，但留下更高的表面光洁度。在这方面，球头铣刀无法提供相同的生产率，加工条件也较差。刀具将根据每齿进给量和切削宽度形成具有某些高点的表面，而切削深度会影响切削力，并要求刀具稳定性高。为了实现光滑均匀的表面质量，应优化刀具倾斜度、进给值、切削方向和刀具夹紧以达到最佳平衡。
总而言之，每种加工方法和刀具类型都有其特定的优势。正确选择刀具及其应用优化可以提供更多的加工可能性，并有机会降低五轴加工的成本。此外，使用良好的模拟软件可以大大减少出错的机会，避免浪费宝贵的生产时间在机床上测试新程序。
