五軸加工的難點

　　五軸加工的方法和機床，早在20世紀(jì)60年代，國外航空工業(yè)為了加工一些具有連續(xù)平滑而復(fù)雜的自由曲面大件時，就已開始采用了，但一直沒能在更多的行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，只是近10年來才有了較快的發(fā)展。究其原因，主要是五軸加工存在著很多難點，譬如：

　　一、編程復(fù)雜、難度大。

　　因為五軸加工不同于三軸，它除了三個直線運動外，還有兩個旋轉(zhuǎn)運動參與，其所形成的合成運動的空間軌跡非常復(fù)雜和抽象，一般難以想象和理解。如為了加工出所需的空間自由曲面，往往需通過多次坐標(biāo)變換和復(fù)雜的空間幾何運算，同時還要考慮各軸運動的協(xié)調(diào)性，避免干涉、沖撞，以及插補運動要適時適量等，以保證所要求的加工精度和表面質(zhì)量，編程難度就更大了。

　　二、對數(shù)控及伺服控制系統(tǒng)要求高。

　　由于五軸加工需要有五軸同時協(xié)調(diào)運動，這就要求數(shù)控系統(tǒng)首先必須具有至少五軸聯(lián)動控制的功能;另外由于合成運動中有旋轉(zhuǎn)運動的加入，這不僅增加了插補運算的工作量，而且由于旋轉(zhuǎn)運動的微小誤差有可能被放大從而大大影響加工的精度，因此要求數(shù)控系統(tǒng)要有較高的運算速度(即更短的單個程序段的處理時間)和精度。所有這些都意味著數(shù)控系統(tǒng)必須增加RISC芯片的處理器來進行處理(即采用多個高位數(shù)的CPU結(jié)構(gòu))。另外如前所說，五軸加工機床的機械配置有刀具旋轉(zhuǎn)方式，工件旋轉(zhuǎn)方式和兩者的混合式，數(shù)控系統(tǒng)也必須能滿足不同配置的要求。最後，為了能實現(xiàn)高速、高精的五軸加工，數(shù)控系統(tǒng)還要具有前瞻(Look Ahead)功能和較大的緩沖存儲能力，以便在程序執(zhí)行之前對運動數(shù)據(jù)進行提前運算、處理并進行多段緩沖存儲，從而保證刀具高速運行時誤差仍然較小。所有這些要求，無疑都將增加數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和開發(fā)的難度。

　　三、五軸機床的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造也比三軸機床更復(fù)雜和困難。

　　因為機床要增加兩個旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)，就必須采用能傾斜和轉(zhuǎn)動的工作臺或能轉(zhuǎn)動和擺動的主軸頭部件。對增加的這兩個部件，既要求其結(jié)構(gòu)緊湊，又要具有足夠大的力矩和運動的靈敏性及精度，這顯然就比設(shè)計和制造普通三軸加工機床難多了。