五轴精雕义齿机切削校准解决方案

为什么五轴义齿加工必须进行切削校准？

基于AB双旋转轴的五轴义齿机及其坐标系

未校准的五轴义齿机加工会出现牙冠安装困难、边缘线不贴合、咬合高点等问题，影响患者佩戴的舒适度和咀嚼功能，直接导致返工与临床适配失败。

主要原因在于“3个线性轴+2个旋转轴”存在五轴数控机床固有的几何误差，在高自由度五轴联动作业时误差会被放大，使实际刀尖轨迹偏离CAD/CAM理论刀路。

五轴义齿机切削校准的核心工艺要点

✔工件坐标系的空间准确性

需确保机械上的X/Y轴互相垂直、A/B的旋转中心分别与X/Y平行、坐标中心点与加工基准一致，Z轴深度统一且与加工平面垂直。坐标未校准会直接导致分层台阶、局部过切/欠切等精度缺陷。

✔旋转轴姿态的垂直与平行性

A/B轴的旋转中心须与机床基准保持正确的空间正交与平行关系。一旦旋转轴存在倾斜或中心偏移，五轴联动时刀尖轨迹将无法闭合，易产生台阶痕、过切导致牙齿厚度过薄、面融合不良以及角部偏心误差。

（XYZ+A+B结构义齿机校正前后切削圆盘对比图）

示例说明：

如果工件坐标的Y0没有对准A轴旋转中心，五轴义齿机A轴旋转180°后加工就会导致在Y方向上出现台阶。

若B轴没有与Z轴保持垂直的状态，导致左右多切材料现象（切削方盒样块表现为“左前高右后低/左倾右斜”等）。

校准本质就是把工件坐标拉回真正的旋转中心，使工件坐标的XYZ调整到AB旋转中心的正交点、Z轴与B轴保持垂直。

▌传统义齿机校准解决方案

传统义齿机校准普遍依赖人工以“切一点 → 看一点 → 调一点”的方式进行手工分段试错调试，存在以下问题：

⊙效率低：手动对刀、寻边、拉表、试切，全程40-60min/次，需多次反复；

⊙精度不稳：靠技师经验判断，误差常＞0.02 mm，首件合格率＜80%；

⊙重复性差：换刀、换班、换盘均需从头重做，无固定基准；

⊙刀具监控滞后：崩刀磨损仅凭听觉判断，发现异常时整盘工件已报废。

面向牙科行业的五轴义齿机解决方案，实现真正的“量体裁衣”

正运动基于VPLC712机器视觉运动控制一体机，结合自主研发的开放式数控系统，推出了面向牙科行业的五轴义齿机解决方案。

在此框架上，针对传统调机方式的痛点，正运动新增了切削坐标校准功能，以提升五轴义齿机的切削精度与校准效率，实现真正意义上的“量体裁衣”。

自研五轴联动算法，加工复杂曲面更光顺：“5-axis NURBS插补 + 速度前瞻 + 奇异点规避”三重优化，使氧化锆冠桥表面刀痕Ra降低约30%，边缘圆角一次成型，抛光时间减少约25%。

用户可根据实际生产需求快速调整工件坐标参数，简化流程，显著提升校准速度与精度，有效降低综合成本。

切削加工视频请点击→正运动开放式数控系统进行切削校正加工视频

正运动切削校准解决方案概述

通过切削标准圆形蜡盘，在蜡盘四角对称切削相同尺寸的小方盒，在理论上形成四个空间参考点。这四点应共面，构成一个与机床XY平面完全平行且与旋转中心重合的矩形平面，通过测量四点高度，可判断Z轴深度一致性以及AB旋转轴的倾斜与垂直平行关系。

正运动五轴义齿机切削校准工艺流程

第一步：上料

将待加工的蜡盘放置在C型夹具上夹紧等待NC加工处理。

第二步：加载NC文件

将需要使用的四方盒NC程序加载至代加工界面。

第三步：对称切削四个小方盒

运行NC程序，在蜡盘四角对称切削出尺寸一致的小方盒，形成四个空间参考点，直至程序执行完成。

第四步：编号标记

在四个方盒上标记编号12/3/6/9号点位（以义齿机最内壁处为12号，顺时针编号），便于后续测量与记录。

第五步：取料

将加工完成的蜡盘从夹具中取下，再用刻刀切断支撑壁，取下四个方盒样块。

第六步：游标卡尺测量与记录

使用游标卡尺逐一测量四个方盒对应点位的 X、Y、Z尺寸，并将测量值与对应编号记录在测量表中。

第七步：计算或输入测量值

将计算好的数值输入G54坐标当中，或将测量值输入系统的校准功能，自动计算出补偿值自动上传至数控系统进行调整。

第八步：验证

重新装夹标准蜡盘，重复执行一次上述切削与测量流程。当四点位置偏差≤0.02mm时，即五轴义齿机切削坐标校准完成。

教学视频请点击→正运动五轴义齿机切削校正教学视频​

旋转轴倾斜校正前后刀路对比

左图：旋转轴姿态误差未被补偿，刀尖在摆动过程中产生空间漂移，导致原本应为直线或等距的刀路出现明显下塌与过切区域（红色部分）。

右图：通过正运动四方盒试切标定旋转轴倾斜量，并使用G54坐标系偏置与G68/G68.2空间旋转进行几何补偿，使刀尖在旋转过程中保持在CAD/CAM理论轨迹上，刀路连续、无下塌。

正运动五轴义齿机切削校准方案核心优势

01调机时间大幅缩短

将40～60分钟的手工分段试错压缩至20分钟自动闭环加工。

02一键四方盒校准

通过可视化界面调用“四方盒校准”，输入测量值即可自动计算补偿，快速完成校正，无需多轮试切。

03 5分钟内定位问题源

调试过程中可实时观察旋转中心、平面度等关键参数，约5分钟即可定位问题轴与误差方向。

04补偿参数自动记录与追溯

所有补偿值自动写入控制器并生成校准日志，换班后操作人员可随时查看历史记录，避免重复试错。与封闭式五轴义齿数控系统相比，单台调试效率可提升约3倍。

05智能刀具寿命磨损监控

提供刀具使用寿命记录与报警，避免因刀具加工时间过长或异常磨损导致的精度下降与整盘报废。

06多形态多材料兼容

支持圆盘、块体和基台等多种坯料形态，并可一键适配复合树脂、玻璃陶瓷、塑料、氧化锆等常用义齿材料，便于工厂统一工艺与管理。

一、开放式数控系统

正运动技术的开放式数控系统专为多轴数控加工应用设计，提供一站式解决方案。

支持高度自定义和灵活配置，使其能够适应各种复杂的数控加工需求，提高了操作效率，还确保了数控加工精度和产品质量。

开放式数控系统拓扑图

▌开放式数控系统核心功能介绍

全自主研发开放式数控系统架构，提供功能丰富五轴数控系统软件，操作简便

系统厂商可以高效在现有架构二次开发打造自定义的风格

高精度五轴联动加工，工件更精密，边缘更圆顺

支持远程可视化管理，远程监控协助生产，维护更及时

全方位保护机制：气压报警、冷却水报警、对刀报警、还刀检测报警、轴报警、刀具寿命报警等

ZHMI界面组态，方便定制个性化界面

适配市场常见的EtherCAT总线、脉冲伺服驱动器

自适应前瞻算法：基于实际加工路径的前瞻的速度控制算法。通过建立数学模型导出衔接进给速度的约束条件，以此实现微小线段之间的进给速度的高速衔接

二、机器视觉运动控制一体机VPLC7系列

可选4-64轴运动控制（脉冲+EtherCAT总线），EtherCAT最小通讯周期250us；

内置强实时运动控制内核MotionRT750，支持第三方视觉软件；

板载20路通用输入（其中VPLC711的10路和VPLC712的8路为高速输入），20路高速输出；

基于x86架构的EtherCAT总线视觉运动控制器，支持脱机运行，内置丰富的视觉和运动控制功能，大幅简化配置流程；

支持EtherCAT冗余功能，解决单点故障停机，自动诊断并持续运行，增强系统可靠性，简化维护工作；

提供一体化开放式IPC形态的实时软控制器/软PLC集成的视觉+运动控制解决方案。

三、强实时运动控制内核 - MotionRT750

x86架构Windows/Linux系统下独占CPU内核的运动控制实时内核。

支持多达254轴的高精度运动控制，控制周期可低至125us，显著提升设备性能，助力产能提升至少20%。

单条指令的交互时间为1-3us，相较于传统的PCI/PCIe、网口等通讯方式，速度提升了10-100倍以上。

搭载环形冗余架构，确保非故障从站持续保持正常EtherCAT通信，可显著提升系统可靠性与运行稳定性。可有效杜绝EtherCAT通讯故障导致的产能损失。

当Windows因病毒入侵、硬件异常插拔或驱动冲突导致系统崩溃时，运动控制实时内核 MotionRT750仍可持续运行,且急停功能仍然保持有效，提供充分响应时间进行事故处置，显著提升工业控制安全性与可靠性。

审核编辑 黄宇