学人工智能后悔死了？五轴数控机床为何不选择六轴联动？它是如何巧妙地避免这一点的呢？

在工科生脑海中，通常会有这样一个概念：三维空间中的一个物体拥有6个自由度。想象一下，如图所示的右手坐标系，这六个自由度分别代表沿着X、Y、Z三个直线轴的直线自由度和绕着这三个轴的旋转自由度，满足右手螺旋定则。

由于这个概念对加工技术产生了影响，我们可能会误以为“实现空间任意方向加工，机床就必须含有6个自由度或6个轴”。然而事实并非如此：空间物体拥有6个自由度并不意味着能实现任意角度加工的机床必须包含6个轴。这是问题的关键。

传统三轴机床在处理复杂形状部件时，需要使用特殊夹具，并且进行多次变换来确保刀具从各方向接触到工作件。而五轴联动数控机床可以在单次装夹下进行高速、高精密加工，使刀具能够从任意方向接近工作件，从而实现任意角度加工。

因此，对于五轴联动数控机床来说，其核心之处在于控制刀具（或测头）的位置和姿态。虽然位置不断变化，但姿态保持固定，就像立式三轩数控机床其刀尖始终沿着Z軸移动。通过X、Y、Z三个直线坐标值即可确定其位置和姿态。

然而，在五軸機械雕刻中，由於加入了兩個轉軸，導致刀具（或測頭）的位置與姿態都會改變。此時，用來描述此過程中的刀具（或測頭）姿態的是「工具軸向量」，這是一個三維單位向量，它對應於每個直線軌跡上的單位向量投影。在這樣的情況下，只需知道一個點上工具軸向量，即可確定該點，並通過兩個相互垂直的旋轉軸進行轉換，這正如地球表面經緯度系統一樣，每一個點都由經緯二維坐標表示，而這些坐標可以通過兩個相互垂直平面進行描述。

總結來說，一般認為，只需將三維空間中的任何點描述成經緯系統就能完成任務，但是實際上，這只需要二維座標，因為我們不關心第三種座標。但是在數控雕刻中，我們主要關注的是從哪一種方式更容易實現某些特定的操作，也就是我們稱之為「歐拉角」或者「砲塔角」的概念。我們並不是真正地使用它們，而是用它們作為方便計算用的參考框架。在幾何學中，如果你想要完全描述一個物體，你會需要更多額外信息，比如光照條件等等。但是在數控雕刻領域裡，這不是問題，因為我們只需要了解如何將初始狀態映射到最終狀態，所以我提到了僅僅2D座標足以完成所有操作。

最后，这样的设计使得我们能够通过简单易懂的人类理解来解释复杂的问题，让人们能够更加深入地理解这些技术背后的原理。