2025-01-23 资讯 0
在工科生心中，一个概念通常如是：三维空间中的物体拥有6个自由度。例如，我们可以通过X、Y、Z三个直线轴和绕这三个轴的旋转自由度来描述任何物体的位置。这六个自由度分别代表沿着X、Y、Z三个轴的直线移动以及绕这三个轴的旋转，满足右手螺旋定则。
然而，这种直观理解可能会误导我们认为，只要空间物体有6个自由度，机床就必须包含6个自由度或6个轴。但事实并非如此。空间物体有6个自由度并不意味着它能被任意角度加工，而是说我们可以用这些自由度来描述任何位置。因此，不必拥有所有可能的加工方式，就能实现复杂形状加工。
传统三轴机床在处理包含复杂表面或多孔结构产品时，需要特殊夹具和重复变换，但五轴联动数控机床能够在单次装夹下进行高速、高精密加工，因为它允许刀具（或测头）从任意方向接近工作件。
实际上，五轴机床通过控制刀具（或测头）的位置和姿态来完成工作件的加工（或测量）。关键问题是如何描述这个位置和姿态。在三维坐标系中，有两种方法：使用球面坐标系或者直角坐标系，其中每种都能唯一确定一个点，并且它们之间存在隐式约束关系。
因此，只需在三维空间中的两个独立方向上定义两个相互垂直的旋转軸，即可完全定义刀具（或测头）的姿态。这就是为什么五轴联动数控机床只需要两个额外的旋转軸，而不是六条直接控制线性运动，从而实现了更高效率与更广泛应用范围。此外，还有一些特殊情况，比如如果考虑飞机等对象，它们需要考虑更多角色的变化，但是对于大多数制造任务来说，这样的设计已经足够了。
