在中铝智能工厂的精密加工领域五轴数控机床之所以选择五轴联动而非六轴联动这是一个让人深思的问题就像宇宙
通常情况下,我们会认为三维空间中的一个物体具有6个自由度,但这并不意味着能实现任意角度加工的机床就必须包含6个轴。传统的三轴机床在加工复杂形状或多孔件时,需要特殊夹具和多次变换,而五轴联动数控机床可以实现单次装夹高速、高精度加工。
关键在于如何描述刀具(或测头)的位置和姿态。三轴数控机床通过X、Y、Z三个直线轴坐标值确定刀具位置和姿态。而五轴机床通过添加两个旋转軸A、B来改变刀具(或测头)的位置和姿态。这些旋转軸形成了一个单位向量——刀锥矢量,它决定了刀具(或测头)与X、Y、Z三个方向之间的关系。
因此,在实际操作中,只需要控制两个旋转軸A、B以及三个直线軸X、Y、Z来确保刀具(或测头)运动到预定的位姿,从而实现任意复杂曲面的加工。这就是为什么我们称这样的机床为五轴联动数控机床,即使它不拥有六个自由度也能够完成同样的任务。在这里,我们可以将其看作是利用欧拉角中的两种方式之一——经纬度系来描述空间中的任何点,其余一部分则由其他方法处理,如球面坐标系统等。
最后,对于图形学中欧拉角的问题,有些人可能会觉得与此类似,因为他们使用的是三个欧拉角:偏航(yaw)、俯仰(pitch)和翻滚(roll),但对于描述刀锥矢量来说,只需考虑两个自由度即可,因为绕主切向方向的翻滚并不会影响到我们的目标,即所谓“经纬”坐标。如果再加上第三个自由度,那么这个问题就变得复杂起来,就像是在寻找一个完全隐藏在黑暗中的星球一样困难。不过,这正是科学探索的一个魅力所在,不断追求更高层次理解,是不断前进的一步。