智能装备公司有哪些人物探索五轴数控机床为什么不是六轴联动
在工科生心中,通常有一个概念:三维空间中的物体有六个自由度。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。
这个概念可能会误导人认为“实现空间任意方向加工机床必须6个自由度或6个轴”。但实际上,虽然空间物体有6个自由度,不意味着所有能实现任意角度加工的机床都必须包含6个轴。这是问题的关键。
传统三轴加工机在处理复杂表面或多孔产品时,需使用特殊夹具并进行多次操作变换。但五轴联动数控机可以在单次装夹下高效精确地处理复杂形状部件。
五轴数控机床为什么不是六轴联动?答案在于如何描述刀具(或测头)的位置和姿态。三轴数控机床只能改变刀具位置,但不改变其姿态;而五轴联动可以通过两个额外的旋转軸来控制刀具(或测头)的姿态变化。
在五轴加工中,由于这两个额外旋转軸,使得刀具(或测头)的位置和姿态均可改变。我们需要考虑到“刀矩矢量”,即一个描述刀矩方向与空间三个直线軸相对应投影值的单位向量。这个矢量模长为1,所以它构成的一个球面代表了所有可能的位姿状态。而任意方向都可以通过两个互相垂直軸上的两种不同方式得到,即经纬度类似坐标系,可以用两种方式描述同一点:隐式表达和显式表达,都只需要两个独立参数,即2D平面中的经纬度类似坐标系统,这就是为什么5台能够完成任何複雜曲面的切割,而3台仅限於從特定幾個角度進行切割。