在2023年智能装备展上观众中有一个人物提问道五轴数控机床为什么是五轴联动而非六轴联动呢

这个问题引发了现场的热烈讨论。有人认为,空间中的物体有6个自由度,所以加工时应该用6个轴。但实际上,这种直观理解并不完全准确。

首先,我们来看看三维空间中的一个物体,它通常具有6个自由度。这些自由度包括沿着X、Y、Z三个直线方向的移动,以及绕这三个方向旋转。这可能会让人误以为,只要能实现任意角度加工,就必须使用包含6个轴的机床。但事实并非如此。

传统的三轴机床虽然可以处理简单工件,但对于复杂形状或多孔结构的部件,则需要特殊夹具和重复操作才能完成。而五轴联动数控机床则能够在单次装夹下进行高速、高精密加工,这主要因为它允许刀具(或测头)从任意方向接近工件,从而实现任意角度加工。

关键在于如何描述刀具(或测头)的位置和姿态。在三维空间中,位置由X、Y、Z三个直线坐标确定,而姿态则涉及到更复杂的情况。通过控制刀具(或测头)的位置和姿态,可以实现工件的加工(或测量)。

三轾数控机床只需通过X、Y、Z三个直线坐标值即可确定刀具(或测头)的位置和姿态。而五轾数控机床增加了两个旋转轴,使得刀具(或测头)的位置和姿态均会改变。此时,可以通过“刀法矢量”来描述,并且可以通过两个旋转角度来确定球面上的任何点,即使只有两个自由度。

因此,用两组相互垂直的旋转軸來定義一個點於球體表面的座標系統,這兩組軸被稱為經緯線,並且通過這兩個座標值就能確定該點與地球表面之間的一對應關係,而這兩個座標值代表的是主動態學問題中的“歐拉角”。

总结来说,虽然空间物体有6个自由度,但并不意味着所有任务都需要5+1或者更多条独立运动路径。如果我们正确地理解了数字控制系统对位移与姿势之间关系的数学建模,那么我们将能够看到,仅仅拥有足够多数量独立运动路径并不一定保证所需执行精确操纵任务所必需的情报掌握能力——也就是说,在某些情况下,有时候4-5条独立运动路径已经足够满足许多应用需求;当然,对于那些特别要求高灵活性,如同时具有强大力矩与极高速度特性的设备,将会更加重要,因为它们提供了额外工具以便执行更为复杂的手术式操作。而为了应对这一挑战,一些制造商正在开发新的技术,比如增强型伺服驱动系统,以进一步提高性能,同时保持低成本,并尽可能减少能源消耗。

最后,我想说的是,由于我个人专业领域不太涉及工程学,因此我的解释可能存在不足之处,如果您对此类话题感兴趣,请查阅相关专业文献以获得更深入详细信息。

标签: 智能输送方案

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