五軸加工的難點(diǎn)

　　五軸加工的方法和機(jī)床，早在20世紀(jì)60年代，國(guó)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(shí)，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(diǎn)，譬如：

　　一、編程復(fù)雜、難度大。

　　因?yàn)槲遢S加工不同于三軸，它除了三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)外，還有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)參與，其所形成的合成運(yùn)動(dòng)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(yùn)算，同時(shí)還要考慮各軸運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，避免干涉、沖撞，以及插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)要適時(shí)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(duì)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(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這就要求數(shù)控系統(tǒng)首先必須具有至少五軸聯(lián)動(dòng)控制的功能;另外由于合成運(yùn)動(dòng)中有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的加入，這不僅增加了插補(bǔ)運(yùn)算的工作量，而且由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(yùn)算速度(即更短的單個(gè)程序段的處理時(shí)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(jìn)行處理(即采用多個(gè)高位數(shù)的CPU結(jié)構(gòu))。另外如前所說，五軸加工機(jī)床的機(jī)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(shí)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(chǔ)能力，以便在程序執(zhí)行之前對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行提前運(yùn)算、處理并進(jìn)行多段緩沖存儲(chǔ)，從而保證刀具高速運(yùn)行時(shí)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(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造也比三軸機(jī)床更復(fù)雜和困難。

　　因?yàn)闄C(jī)床要增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)，就必須采用能傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)的工作臺(tái)或能轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)的主軸頭部件。對(duì)增加的這兩個(gè)部件，既要求其結(jié)構(gòu)緊湊，又要具有足夠大的力矩和運(yùn)動(dòng)的靈敏性及精度，這顯然就比設(shè)計(jì)和制造普通三軸加工機(jī)床難多了。