为满足不同产品的加工需求，从五轴加工中心的机械设计角度分为多种运动模式，主要有工作台转动和主轴头摆动两种，通过不同的组合，主要有主轴倾斜式、工作台倾斜式以及工作台/主轴倾斜式三大类。
1．主轴倾斜式五轴数控机床
两个旋转轴都在主轴头一侧的数控机床，称为主轴倾斜式五轴数控机床，或称为双摆头结构五轴数控机床。主轴倾斜式五轴数控机床是目前应用较为广泛的五轴数控机床形式之一，这类机床的结构特点是：主轴运动灵活，工作台承载能力强且尺寸可以设计得非常大。该结构的五轴数控机床适用于加工船舶推进器、飞机机身模具、汽车覆盖件模具等大型零部件，但将两个旋转轴都设置在主轴头一侧，使得旋转轴的行程受限，无法完成360°回转，且主轴的刚性和承载能力较低，不利于重载切削。
该类机床主要分为两种结构形式：
1）十字交叉型双摆头五轴数控机床结构
如图5-14所示，一般该结构的旋转轴部件A轴（或者B轴）与C轴在结构上十字交叉，且刀轴与机床Z轴共线。
图5-14 十字交叉型双摆头结构
2）刀轴俯垂型摆头五轴数控机床结构
如图5-15所示，该结构又称为非正交摆头结构，即构成旋转轴的部件（B轴或者A轴）与Z轴成45°夹角。刀轴俯垂型五轴数控机床通过改变摆头的承载位置和承载形式，有效提高了摆头的强度和精度，但采用非正交形式会增加回转轴的操作难度和CAM软件后置处理的定制难度。
图5-15 刀轴俯垂型摆头结构
2．工作台倾斜式五轴数控机床
两个旋转轴都在工作台一侧的数控机床，称为工作台倾斜式五轴数控机床，或称为双转台五轴结构机床。这种结构的五轴数控机床的特点在于主轴结构简单，刚性较好，制造成本较低。工作台倾斜式五轴数控机床的C轴回转台可无限制旋转，但由于工作台为主要回转部件，尺寸受限，且承载能力不大，因此不适合加工过大的零件。(www.xing528.com)
该类机床主要分为两种结构形式：
1）B轴俯垂工作台五轴数控机床
如图5-16所示，B轴为非正交45°回转轴，C轴为绕Z轴回转的工作台。该结构的五轴数控机床能够有效减小机床的体积，使机床的结构更加紧凑，但由于摆动轴为单侧支承，因此在一定程度上降低了转台的承载能力和精度。
图5-16 B轴俯垂工作台结构
2）双工作台五轴数控机床（或称为摇篮式五轴数控机床）
如图5-17所示，A轴绕X轴摆动，C轴绕Z轴旋转。该结构是目前最常见的五轴结构，其工作台的承载能力和精度均能够控制在用户期望的使用范围内，且根据不同的精度要求，可以选择摆动轴单侧驱动和双侧驱动两种形式，从而更加有效地改善回转轴的机械精度。但由于床身铸造及制造的工艺限制，目前加工范围最大的双工作台五轴数控机床的工作直径只能被限制在1 400 mm之内。
图5-17 双工作台结构
3．工作台/主轴倾斜式五轴数控机床
两个旋转轴中的主轴头设置在刀轴一侧，另一个旋转轴在工作台一侧，该结构称为工作台/主轴倾斜式五轴结构，或称为摆头转台式五轴结构。此类机床的特点在于：旋转轴的结构布局较为灵活，可以是A、B、C三轴中的任意两轴组合，其结合了主轴倾斜和工作台倾斜的优点，加工灵活性和承载能力均有所改善，如图5-18所示。
图5-18 工作台/主轴倾斜式五轴数控机床结构
（a）工作台/主轴倾斜结构；（b）工作台/主轴倾斜结构机床
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