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2024年5月31日发(作者：x趋于负无穷时为什么要变号)
五轴数控技术发展有哪些困难和阻力？
五轴数控加工是数控技术中难度最大、应用最广泛的技术。它集计算机控制、高性能
伺服驱动、精密加工技术于一体，用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。与三轴CNC
加工相比，从工艺和编程的角度来看，复杂曲面的五轴CNC加工具有以下优势：
1.提高加工质量和效率
2.扩大工艺范围
迎接复合材料发展的新方向
但是，由于加工空间中刀具的干涉和位置控制，五轴数控加工的数控编程、数控系统、
机床结构都比三轴机床复杂得多。因此，真正实现五轴加工很难，更难操作和使用好。
真假五轴加工
说起五轴加工，就不得不说真假五轴加工。真假五轴加工的主要区别在于是否具有
RTCP功能。RTCP是“旋转工具中心点”的缩写。只有带 RTCP 功能的五轴加工才是真
正的五轴加工。不具备RTCP功能的五轴机床和数控系统必须依靠CAM编程和后处理，
提前规划好刀具路径。对于同一个零件，如果换了机床，或者刀具 改变了，必须重新进行
CAM编程和后处理，所以只能称为假五轴加工。简而言之，真五轴加工就是五轴五联动，
而假五轴加工可能是五轴三联动，另外两轴只起定位作用。
五轴数控技术发展的难点和阻力
虽然我们都知道五轴数控技术的优越性和重要性。但五轴数控技术的应用还仅限于一
些规模比较大的企业，还存在一些未解决的问题。下面详述了一些困难和阻力。
1、五轴CNC编程抽象，操作难度大
这是每一个传统CNC程序员都深感难解的问题。三轴机床只有直线坐标轴，而五轴数
控机床结构多样。相同的NC代码在不同的三轴数控机床上可以达到同样的加工效果，但
五轴机床的NC代码不能适用于所有类型的五轴机床。CNC编程除了直线运动外，还必须
坐标旋转运动的相关计算，如旋转角度行程检查、非线性误差检查、刀具 旋转计算等。处
理的信息量非常大，CNC编程极其抽象。
五轴数控加工的操作与编程技巧息息相关。如果用户在机床上增加特殊功能，编程和
操作会更加复杂。只有反复练习，编程和操作人员才能掌握必要的知识和技能。五轴数控
加工的操作与编程技巧息息相关。如果用户在机床上增加特殊功能，编程和操作会更加复
杂 . 只有反复练习，编程和操作人员才能掌握必要的知识和技能。缺乏经验丰富的编程和
操作人员是五轴数控技术普及的一大障碍。如果技术培训和服务不到位，五轴数控机床的
固有功能将难以实现，机床的利用率会很低。在很多情况下，最好使用三轴机床。
2、对数控插补控制器和伺服驱动系统的要求非常严格
五轴机床的运动 是五坐标轴运动的组合。增加旋转坐标会增加插值计算的负担，旋转
坐标的小误差会大大降低加工精度。因此，要求控制器具有更高的运算精度。五轴机床的
运动特性要求伺服驱动系统具有良好的动态特性和较大的速度范围。
3、五轴CNC的NC程序验证尤为重要
提高机械加工效率，迫切需要淘汰传统的“试切法”验证方法。在五轴数控加工中，
数控程序的验证也变得非常重要，因为五轴数控机床加工的工件通常非常昂贵，碰撞是五
轴数控加工中的常见问题：
刀具切入工件
刀具以非常高的速度与工件碰撞
刀具与加工范围内的机床、夹具等设备发生碰撞
机器上的运动部件和固定部件与工件碰撞
在五轴CNC中，碰撞难以预测，校准程序必须全面分析机床运动学和控制系统。
如果CAM系统检测到错误，可以立即处理刀路，但如果在加工过程中发现NC程序
错误，则不能像三轴CNC那样直接修改刀路。在三轴机床上，机床操作者可以直接修改刀
具半径等参数。在五轴加工中，情况要复杂得多，因为刀具尺寸和位置的变化直接影响到
后续的回转运动轨迹。
4.刀具半径补偿
在 5 轴 NC 程序中，刀具长度补偿功能仍然有效，但刀具半径补偿无效。使用圆柱
铣刀进行接触成形铣削时，需要针对不同直径的刀具编写不同的程序。当前流行的CNC系
统无法完成刀具半径补偿，因为ISO文件没有提供足够的数据来重新计算刀具位置。用户
在进行CNC加工时需要经常更换刀具或调整刀具的精确尺寸。工具_路径应按正常处理程
序送回CAM系统重新计算。结果，整个处理过程的效率非常低。
5. 后处理器
五轴机床的区别 和一台三轴机床 是它也有两个旋转坐标。刀具位置从工件坐标系变
换到机床坐标系，中间需要进行几次坐标变换。使用市场上广泛使用的后处理器生成器，
只需输入机床的基本参数，即可生成三轴数控机床的后处理器。对于五轴数控机床，目前
只有一些改进的后处理器。五轴数控机床的后处理器有待进一步发展。
6.非线性误差和奇异性问题
由于引入了旋转坐标，五轴数控机床的运动学 工具比三轴机床复杂得多。与旋转有关
的第一个问题是非线性误差。非线性误差应归因于编程误差，可以通过减小步距来控制。
在预计算阶段，程序员无法知道非线性误差的大小。只有在后处理器生成机床程序后，才
能计算出非线性误差。刀具路径线性化可以解决这个问题。一些控制系统可以在处理时线
性化刀具轨迹，但通常在后处理器中线性化。
由旋转轴引起的另一个问题是奇点。如果奇点在旋转轴的极端位置，在奇点附近的小
幅度振荡会导致旋转轴翻转180°，这是相当危险的。
CAD/CAM系统要求
对于五面体加工的操作，用户必须依靠成熟的CAD/CAM系统，并且必须有经验丰富
的程序员来操作CAD/CAM系统。
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