在工业领域,工程师们往往会有这样一个误解:三维空间中的物体拥有6个自由度。例如,在右手坐标系中,这六个自由度分别包括沿X、Y、Z三个轴的直线运动,以及绕这三个轴旋转的角度,满足右手螺旋定则。
然而,这种直观上的理解可能会导致对机床设计的错误假设,即认为为了实现任意方向加工,机床必须具备6个自由度或6个轴。但实际上,空间物体拥有的6个自由度并不意味着所有能够实现任意角度加工的机床都必须包含6个轴。这是问题的核心所在。
传统三轴加工中心在处理复杂表面或多孔工件时,需要通过特殊夹具和多次工序变换来调整刀具与工件之间的接触方式。而五轴联动数控机床能够通过单次装夹完成高速、高精密加工,因为它允许刀具从任何方向接近工作表面,这是实现任意角度加工的根本原因。
关键在于如何描述刀具(或测头)的位置和姿态。在三轴数控机床中,只需改变X、Y、Z三个直线轴坐标值就能确定刀具(或测头)的位置和姿态,而不需要考虑其姿态变化。此外,由于只有两个可变参数,因此可以通过简单地控制X、Y、Z三个直线运动来完成所有必要的切割操作。
相比之下,五轴数控机床增加了两个旋转軸A和B,它们使得刀具(或测头)可以围绕不同的平面进行移动,从而提供更多样的切割路径。由于这些额外的旋转軸,使得每一段切割路径都能被精确控制,无论是在XY平面还是YZ平面的交叉点处进行操作。此外,还有C軸作为辅助 軸,可以进一步扩展切割路径,以适应更复杂的地形需求。
总结来说,一台高效且灵活性的五轴联动数控机床依赖于两组独立旋转并以特定的方式相互作用,以便将零件分离成小部分,然后再重新组合它们以形成最终产品。这种方法可以减少生产时间,并提高生产率,同时也降低成本。