在工科生心中,通常会有这样一个概念:三维空间中的物体具有6个自由度。就像右手坐标系那样,这六个自由度分别是沿着X、Y、Z三个轴的直线自由度,以及绕这三个轴的旋转自由度。然而,这并不是说为了实现任意角度加工,我们必须拥有6个轴。
传统三轴机床在处理复杂表面或多孔件时,需要特殊夹具和多次工序变换来使刀具从各方向接触工作件。但是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。
关键点在于如何描述刀具(或测头)的位置和姿态。三轴数控机床虽然可以改变刀具(或测头)的位置,但其姿态固定,如立式三轴机床的刀轴方向始终沿着Z轴方向。通过X、Y、Z三个直线軸的坐标值即可完全确定刀具(或测头)的位置和姿态。
五轴数控机床则是在此基础上添加了两个旋转軸,通常称为A、B两軸。这两个额外的旋转軸允许我们更灵活地控制刀具(或测头)从任何角度接近工作件,从而实现复杂形状工件的高效加工。
对于五轴加工中涉及到的“刀锥矢量”,它是一个描述工具相对于参考点位朝向的单位向量。在实际操作中,我们使用这个矢量来确定工具运动路径,并确保其能正确对齐与工作件表面的特定区域。此外,由于每种不同情况下的工作件都可能有不同的要求,因此选择适当数量以及类型的移动机构以满足这些需求变得至关重要。