2025-01-23 资讯 0
在中国的机器人制造公司中，五轴数控机床是非常受欢迎的工具。它们为什么不是六轴联动呢？答案可以从自然界找到。在自然界中，物体有6个自由度，但这并不意味着所有的加工任务都需要6个轴来完成。
传统的三轴机床虽然能够处理大多数简单工件，但对于包含复杂表面或具有多方向孔洞的产品，它们就显得力不从心。为了解决这个问题，人们开始使用特殊夹具和重复性的操作流程。但是，这种方法效率低下且成本高昂。
五轴联动数控机床则提供了一种更为高效和精确的解决方案。这类机床通过增加两个旋转轴（通常称为A、B、C三个旋转轴中的两个），使刀具能够从任何角度接近工作piece，从而实现了单次装夹下的高速、高精度加工。
要理解为什么五轴联动，而不是六轮，我们需要了解刀具与工作piece之间位置和姿态如何描述。三维空间中的物体拥有6个自由度，但这并不意味着每一个加工任务都必须拥有6个自由度或6个独立运动控制系统。这就是问题关键所在。
在五轴加工过程中，由于额外的两个旋转軸，使得刀具（或测头）的位置和姿态均会发生变化。这里出现了“刀杆矢量”概念，即一个三维单位向量(i, j, k)，其中每个元素分别对应于直线軸X、Y、Z三个方向上的单位向量投影值。这一矢量模长为1，因此其顶点构成了一个球面，并且任意方向都可由空间中的某矢量绕两个不共线直线軸旋转得到。
此外，在描述刀杆矢量时，只需考虑两个独立变换即可，因为经纬度之类描述地球球面的坐标系只需两组坐标值即可确定任意一点，而实际上只有一个隐含约束关系。此特性使得我们仅需2個欧拉角来定义一切可能的情况，对比飞机姿态描述所需3個欧拉角，有明显不同：飞行器翻滚角影响其全局姿态；但对于切割工具而言，不论它如何翻滚，其切割路径始终沿着同一平面进行，所以无需考虑这一变换因素。
因此，当我们选择5-axis machining时，我们实际上是在利用这些额外二维空间来优化我们的操作流程，使之更加灵活且高效，同时保持设计要求内存储容纳能力，以及快速响应需求变化。当你询问为什么选择5-axis而非6-axis，你正在探索的是这样一种情况：是否存在足够大的优势来自于引入更多自由程度以弥补潜在成本和复杂性的增加？
简而言之，尽管理论上存在六自由度，但是实践证明四到五自由度已经足够满足大多数工业应用需求。而且，如果进一步考虑到技术发展趋势以及经济效益，那么四至五自由度成为最佳选择也并非不可解释的事情。
