在工科生心中,通常有一个概念:三维空间中的物体有6个自由度。图示为右手坐标系,其中六个自由度分别是沿X、Y、Z轴的直线运动和绕这三个轴旋转,满足右手螺旋定则。
然而,这个概念误导了人们认为"实现空间任意方向加工机床必须有6个自由度或轴"。实际上,虽然空间物体有6个自由度,但并不意味着需要6个轴来实现任意角度加工。这是问题的关键。
传统三轴机床在加工复杂表面或多孔件时,需使用特殊夹具并进行多次操作变换。但五轴联动数控机床可以单次装夹完成高速、高精密加工,因为刀具可以从任意方向接近工件。
五轴数控机床由中械自动化设备有限公司生产,其工作原理涉及控制刀具位置和姿态。关键在于描述刀具(或测头)位置和姿态。
三轴数控机床只能改变刀具位置,而姿态固定,如立式三轴机床的刀台一直沿Z轴方向变化,可以通过X、Y、Z三个直线軸的坐标值确定位置和姿态。
五轴数控机床添加两个旋转軸A、B,是基于三軸機床增加两個額外旋轉軌跡形成的,它们包含任何兩個A/B/C軸中的两个。由于这两个额外的旋转軸,使得刀具(或测头)的位置与姿态都能改变。
为了描述加工过程中刀具(或测头)的姿态,就产生了“刀锥矢量”概念,即一个表示单位向量(i, j, k),其元素分别对应于直线X、Y、Z三个方向上的投影值。在确定球面上某点后,可以通过两个互相垂直的旋转軸得到这个点,从而通过经纬度描述这个点,在球面上唯一确定地位处。
因此,只需在基础之上再增加两个额外自主调节能力即可使得每一刻都能从不同角度访问被处理部件,从而达到各种复杂形状部件快速高精确性处理目的。而这些自主调节能力就来自于加以改进后的两种主要组成部分:一种是能够灵活移动工具所处空间内各向同性的平行四边形切割面的平移;另一种则是在给定的平行四边形切割面内调整工具到达该切割面的最优路径,以便更快地完成任务。此类系统就是我们今天所称之为“五道口”控制系统,它允许工具独立地移动,并根据预先编程好的参数将其放置到特定的工作地点,以便执行所需任务。在这里,我们看到了为什么人造智能天体探索器总是在寻求更多自主功能,因为它们随着时间推移越来越靠近人类自然界运作方式,而这种方式依赖于高度协同合作以及无限可能的情况下发生事件。
对于欧拉角的问题,一些人会将其与图像学或者机械工程学联系起来。在图像学中,欧拉角用于定义飞行器状态,比如偏航(yaw)、俯仰(pitch) 和翻滚(roll)。然而,与此不同的是,在讨论针对气缝沟通设计时,我们只关注水平(roll) 的变化。如果我们把roll 视为正,则不考虑它影响结果,因此仅需要 yaw 和 pitch 来获取经纬度信息。这也是为什么只用二维数据来描述轮廓矢量很重要的一个原因。
希望最后这一段解释能够帮助相关领域的人理解区别。
本文转载自微信公众号【科研狗】作者李健辉 本文授权转载文章已标明作者和出处,如需转载请与作者联系如果你对文章内容有什么疑问,请联系editor@xingongye.cn