幾十年來，人們（men）普遍認為五軸數控加工技術是加工連續、平滑（huá）、複雜（zá）曲麵的唯一手（shǒu）段。一旦人們在設計、製造複雜曲麵遇（yù）到無（wú）法解決的難題，就會（huì）求助（zhù）五軸加工技術。但是。。。

五軸聯動數控是數控技術中難度最大（dà）、應用範圍最廣的技術，它集計算（suàn）機控製、高性能伺服驅動和精密加工技術於一體，應用於（yú）複雜曲麵的高效、精密、自動化加工（gōng）。國際上把五軸聯動數控（kòng）技術作為一個（gè）國家生產設備自動化技（jì）術水平的標誌。由於其特殊的地位，特別是對於航空、航天、軍事工（gōng）業的重要影響，以及技術上的複雜性，西方工業發達國家一直把五軸（zhóu）數控（kòng）係（xì）統作為戰略（luè）物資實行出口許可證製度。

與三軸聯動的數控加工相比，從工藝和編程的角度來看，對複雜曲麵采用五軸數控加工有以下優點：

1）提高加工質量和效率

2）擴大（dà）工藝範圍

3）滿（mǎn）足複合化發展新方向

但是，五軸數控加工由於（yú）幹涉和刀具在加工空間（jiān）的位置控製，其數控（kòng）編程、數控係（xì）統和機床結構遠（yuǎn）比三軸機床複雜得多。所（suǒ）以，五軸說起來容易，真實實現真的很（hěn）難！另（lìng）外，要操作運用好更難（nán）！

說到五軸（zhóu），不得不說一說真假（jiǎ）五軸？真（zhēn）假5軸的區別主（zhǔ）要在（zài）於是否有RTCP功能，為此，小編專門去（qù）查找了這個詞！

RTCP，解釋一（yī）下，Fidia的RTCP是“Rotational Tool Center Point”的縮寫，字麵意思是“旋轉刀具中心”，業內往往會稍加轉義為“圍繞刀（dāo）具中心轉”，也有一些人直譯為“旋轉刀具中心編程”，其（qí）實這隻是RTCP的結果。PA的RTCP則（zé）是“Real-time Tool Center Point rotation”前（qián）幾個單詞的縮寫。海德漢則（zé）將（jiāng）類似的所謂升級（jí）技術稱為TCPM，即“Tool Centre Point Management”的縮寫（xiě），刀具中心點管理。還有的廠（chǎng）家則稱類似技術為TCPC，即“Tool Center Point Control”的縮寫，刀具中心點控（kòng）製。 

從Fidia的（de）RTCP的字麵含義看，假設以手動方式定點執行RTCP功能，刀（dāo）具中心點和刀具與工件表麵的實際接觸點將維持不變，此時刀具中心點落在刀具與工件（jiàn）表麵實際接觸點處的法線上（shàng），而刀柄將圍繞刀具中心點旋轉，對於球頭刀而言，刀具中心點就是數控代碼的目標軌跡點。為了達到讓刀柄在執行RTCP功（gōng）能時能夠單純地圍繞目標軌跡點（即刀具（jù）中心點）旋轉的目（mù）的，就必須實（shí）時補償由（yóu）於刀（dāo）柄轉動所造成的刀具（jù）中心點各直線坐標（biāo）的偏移，這樣才能夠在（zài）保持刀具中（zhōng）心點以及刀具和工件表（biǎo）麵實際接觸點不變的情況，改變刀柄與刀具和工件表麵實際接觸點處的法線之間的（de）夾角，起到發揮球頭刀的最佳（jiā）切削效率，並有效避讓幹涉等（děng）作（zuò）用。因而RTCP似（sì）乎更多的是站（zhàn）在刀具中心點（即數控（kòng）代碼（mǎ）的目標軌跡點）上，處理旋（xuán）轉坐標的變化。 

不具備RTCP的五軸機床和數控係統必須依靠CAM編（biān）程和後處理，事先規劃好（hǎo）刀路，同樣一個零件，機（jī）床換了，或者刀具換了，就必須重（chóng）新進（jìn）行CAM編程和後處理，因而（ér）隻能（néng）被稱作假五軸，國（guó）內很多五軸數控機床和係統都屬於這類假五軸。當然了，人家硬（yìng）撐（chēng）著把自己稱作是五（wǔ）軸聯動也無（wú）可厚非（fēi），但此（假）五（wǔ）軸並非彼（真）五軸！

小編因此也（yě）谘詢了行業的（de）專家，簡（jiǎn）而言之，真五軸即五軸五聯動，假五軸有可（kě）能是五軸三聯動，另外兩軸隻起（qǐ）到定位功能！

這（zhè）是通俗的說法，並不是規範的說法，一般說來，五（wǔ）軸機床（chuáng）分兩種：一（yī）種是五軸聯動，即五個軸都可以同時聯（lián）動，另外（wài）一種是五軸（zhóu）定位加工，實際上是五軸三聯動：即兩個旋轉軸旋轉定位，隻有3個軸可以同時聯動加工，這種俗稱3+2模式（shì）的五軸機床，也可以理解為假五軸。

在5軸加工中心的機械設計上，機床製造商始（shǐ）終堅持不懈地致力於開發出新的運動模式，以滿足各種要求（qiú）。綜（zōng）合目前市場上（shàng）各類五軸機床，雖然（rán）其機械結（jié）構形式多種多樣，但是主要有以下幾種形式：

兩個（gè）轉動坐標直接控製刀具軸線的（de）方（fāng）向（雙擺頭（tóu）形式）

兩個（gè）坐標軸在刀具頂端，

但是旋轉軸不與直線軸垂直（俯垂型擺頭（tóu）式）

兩個轉動坐標直接控製空間的旋轉（雙轉台形式）

兩個坐標軸在工（gōng）作台上，

但是旋轉軸不與直線軸垂直（俯垂型工作台式）

兩個（gè）轉動（dòng）坐標一個作用在刀具上（shàng），一個（gè）作（zuò）用在工件上（一擺一轉形式）看（kàn）過這些結構的五軸機床，相信我（wǒ）們應該明白了五軸機床什麽在運動，怎樣運動。

大家早已認識到五軸數控技術的優越性和重要性。但到目前為止，五軸數控技術的應用仍（réng）然（rán）局限於少數（shù）資金雄厚（hòu）的部門（mén），並且仍（réng）然存（cún）在尚未解決的（de）難題。

下麵小編收集了一些難點和阻力，看是否（fǒu）跟您的情況（kuàng）對應？

五軸數控編（biān）程（chéng）抽象、操作困難

這是每一個傳統（tǒng）數控編程（chéng）人員都深感頭疼（téng）的問（wèn）題。三軸機床隻有直線（xiàn）坐標軸, 而五軸數控（kòng）機（jī）床結構形式多樣；同一段NC 代碼可以在不同的三軸數（shù）控機床上獲得（dé）同樣的加工效果，但某一種（zhǒng）五軸機床的NC代碼卻不能適用於所有類型的五軸機床。數控編程除了直線運動之外, 還要（yào）協調旋轉運（yùn）動的（de）相關計（jì）算，如旋轉角度行程檢驗、非線性誤差校核、刀（dāo）具旋轉運動計算（suàn）等，處理的信息量很大，數控編程極其抽（chōu）象。

五軸數（shù）控加工的操作和編程技能密切相關，如果用戶為機床增添了特殊功能，則編程和（hé）操作會（huì）更複雜。隻有反複實踐，編程及操作人員才能掌握必備（bèi）的知識和（hé）技能（néng）。經驗（yàn）豐富的編程、操作人員的缺乏（fá），是五軸數控技術普及的一大阻力。

國內許多（duō）廠家從國外購買了五軸數控機床，由（yóu）於技術培訓和服（fú）務不到位，五軸數控機床固有功能很難實現，機床利（lì）用率很低，很多場合還不如采用（yòng）三軸機床。

對NC插補控製器、伺服驅動係統要求十分嚴格

五軸機床的（de）運動（dòng）是五個坐標軸運動的合成。旋轉坐標的加入，不但加重了（le）插補運算的負擔，而且旋轉坐標的微小（xiǎo）誤差就會大幅度（dù）降低（dī）加工精度。因此，要求控製（zhì）器有更高的運算精度。

五軸機床的運動特性要求伺服驅動係統有很好的（de）動態特性和較大的調速範圍。

五軸數控的NC程序校驗尤為重要

要提高機械加工（gōng）效率，迫切要求淘汰傳統的“試切法”校驗方式 。在五軸（zhóu）數控（kòng）加工當中（zhōng），NC 程序的校驗工作也變得十分重（chóng）要， 因為通常采用五軸數控機床加工的（de）工件價格十分昂貴（guì），而且碰撞是五軸數控加工中的常見問題：刀具切入工件；刀具以（yǐ）極高的速度（dù）碰撞到工件；刀具和機床、夾具及其他（tā）加工範圍內的設備相（xiàng）碰撞；機（jī）床上的移動件和固定件（jiàn）或工件相碰撞。五軸（zhóu）數控（kòng）中，碰撞很（hěn）難預測，校驗程序必須對機床運動學及控（kòng）製係統進行綜合分析。

如果CAM 係統檢測到錯誤，可以立（lì）即對刀具軌跡進行（háng）處理；但（dàn）如果在加工過程中發現NC 程序錯誤，不能像在三軸（zhóu）數控中那樣直接對刀具軌跡進行修改。在三軸機床上，機床操（cāo）作者可以直接對刀具半徑等參數進行修改。而在五軸加（jiā）工中，情況就不那（nà）麽簡單了，因為刀具尺寸和位（wèi）置的（de）變化（huà）對後續旋轉運動軌跡有直接影響。

刀具半徑補償

在五軸聯（lián）動NC 程序中，刀具（jù）長度補償功（gōng）能仍然（rán）有效，而刀具半徑補償卻失效了。以圓柱銑刀進（jìn）行接觸成形銑削時，需要（yào）對不同直徑的（de）刀具編製不同的程序。目（mù）前流行的CNC 係（xì）統均無法完成刀具半徑補償，因為ISO文件中沒有提供足夠的數據對刀具位置進行重新計算。用（yòng）戶在（zài）進（jìn）行數控加工時需要頻繁換刀或調整（zhěng）刀具的確切尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌（guǐ）跡應送（sòng）回CAM 係統（tǒng）重新進行計算。從而導致整個（gè）加工過程（chéng）效率十分低下。

針對這個問題, 挪威研究人員正在開發一種臨時解決方（fāng）案, 叫做LCOPS(Low Cost Optimized ProductionStrategy , 低耗（hào）最優（yōu）生產策略（luè）)。刀具軌跡修正所需數據由CNC 應用程序輸送到CAM 係統，並將計算所得刀具軌跡直接送往控製器。LCOPS 需要第三方提供CAM 軟件，能夠直接連接到CNC 機床，其間傳（chuán）送（sòng）的是CAM 係統文件而不是ISO 代碼。對這個問題的最終解決方案（àn），有賴於引入新一代CNC 控製係統，該係統（tǒng）能夠識別通用格式的工件模型文件(如STEP 等)或CAD 係統文件（jiàn）。

後置處理器

五軸機床和三軸機床不同之處在於它還（hái）有兩個旋轉坐標，刀具（jù）位置從工件坐標（biāo）係向機床（chuáng）坐標係轉換，中間要經過幾次（cì）坐標變換。利用市（shì）場上（shàng）流行的後置處理器生成器，隻需（xū）輸入機床的基本參數，就能夠（gòu）產生三軸數控機床的後置處理器。而針對五軸數（shù）控機床，目前隻有一些經（jīng）過改良的後置處理（lǐ）器。五軸（zhóu）數控機床的後置處理器還有待（dài）進一步開發。

三（sān）軸聯動時，刀具的（de）軌（guǐ）跡中不（bú）必考慮工件原點在機床工作台的位置，後置處理器能夠自動處理工件坐標（biāo）係和機床坐標係的關係。對於五軸聯動，例如在X、Y、Z、B、C 五軸聯動的臥式（shì）銑床上加工時, 工件在C 轉台上位置尺寸以及（jí）B 、C 轉台相互之間的位置尺寸，產（chǎn）生刀具軌跡時都必須加以考慮（lǜ）。工人通常在裝夾工件時要耗費大量時間來處理這些位置關係。如果後置（zhì）處理器能處理這些（xiē）數據，工件的安裝（zhuāng）和（hé）刀具軌跡的（de）處理都會大大簡化；隻需（xū）將工件裝（zhuāng）夾在工作台上（shàng），測量工件坐標係的位置和方向，將這些數據輸入到後置處理（lǐ）器，對刀具軌跡進行後置處（chù）理即可得（dé）到適當的（de）NC 程序（xù）。

非線性誤差和奇異性問題

由於（yú）旋轉坐標的引入，五軸數（shù）控機床的運動學比三軸機床要複雜得（dé）多。和旋轉有關的第一個問題是非線性誤差。非線性誤（wù）差（chà）應歸屬於編程誤差，可以通過縮小步（bù）距加以（yǐ）控（kòng）製。在前置計算階段，編程者（zhě）無法得知（zhī）非線性（xìng）誤差的（de）大小，隻有通過後置處理器（qì）生成機床程序後，非線性誤差才有可能計算出來。刀具軌跡線性化（huà）可以解決這個問（wèn）題。有些控製係統能（néng）夠在（zài）加工的同時對刀具軌跡進行線（xiàn）性化處理，但通常是在後置處理器中進行線性化處理。

旋轉軸引起的另一個問題是奇異性。如果（guǒ）奇（qí）異點處在旋轉軸的極限位置處，則在奇異點附近若有很小振蕩都會導致旋轉軸的180°翻轉，這種情況相當（dāng）危險。

對（duì）CAD/ CAM係統（tǒng）的要求

對（duì）五麵（miàn）體加工的操作, 用戶必須借助於成熟的CAD/CAM 係統，並且必須要有經驗豐富（fù）的編程人員來對CAD/CAM 係統進行操作。