为什么工厂里的五轴数控机床选择了五轴联动而非六轴联动智能装备技术的智慧在这里显露无遗
在工科生心中，通常有这样一个概念：三维空间中的物体具备6个自由度。例如，上图所示的坐标系为右手坐标系，这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的自由度，满足右手螺旋定则。
然而，由于这个概念的影响，我们可能会误以为“实现空间任意方向加工，机床就必须拥有6个自由度或6个轴”。但实际上，并不意味着为了实现任意角度加工，就必须包含6个轴。这是问题的关键。
传统三轴机床在处理复杂表面或多孔结构时，需要使用特殊夹具并进行多次变换。但五轴联动数控机床可以在单次装夹下完成高速、高精密加工，因为刀具（或测头）可以从任何方向接近工件，这是实现任意角度加工的根本原因。
而机床通过控制刀具（或测头）的位置和姿态来完成工作，因此关键问题是如何描述这些位置和姿态。三轴数控机床虽然能改变刀具（或测头）的位置，但其姿态固定，如立式三轴机床，其刀軸一直沿Z軸方向。通过X、Y、Z三个直线座标值即可确定整个过程。
五轴数控机床则是在此基础上增加了两个旋转轴，可以选择A、B两根或者C两根作为参考点。此外，上图仅用于表示旋转与直线之间关系，不应被理解为实际五轴配置形式。
由于这两个额外的旋转使得刀具（或测头）的位置和姿态均发生变化，而其余部分保持不变。要描述此过程中的姿态，我们引入“刀軌向量”，一个单位向量(i, j, k)，代表了每个元素对应X、Y、Z三个方向上的投影值。这是一个球面的顶点集合，其中每一点都对应一个独特方向。在这里，每种可能方向由两个互相垂直的坐标系统决定，即经纬度，也就是球面坐标系中的显式表达，或隐式表达，它们共同构成了二维平面，使我们能够用两个参数来描述地球上的任何地点，从而解决了双重约束的问题。
因此，只需添加两个额外的旋转功能，就能让刀具从空间中任意方向接触到被加工材料，从而实现各种复杂曲面的加工。而且，在这种情况下，加上这些功能并利用数控系统等技术进行精确控制，便形成了一台五合一联动数控机床。
