数控机床五轴机床的控制和制造技术的复杂性

数控机床在数字化控制下实现工件与刀具间任意轨迹的相对运动，从而实现各种型面的加工。在实际应用中由于零件复杂程度越来越高，许多零件加工需求能够再一次装卡下尽可能多的完成尽可能多的表面加工，甚至完成复杂凹曲面和异形腔体的加工，于是诞生了五轴机床，既在传统三坐标基础上加入回转坐标，以完成特殊工件和刀具间姿态调整的要求。五轴机床实现了工件和刀具间便利的姿态调整，除了可以避免干涉，还可以充分实现刀具好的切削条件，包括规避刀尖点极低的实际切削线速度，还可以使用更短的刀具进行加工，提升系统刚性，减少刀具的数量，减少专用刀具的应用。由于五轴机床的控制和制造技术的复杂性，此类设备用于军工制造领域，包括航空发动机，飞机结构件，舰船引擎，乃至于五轴机床作为我国战略物资被严格监管和限制，由此还演绎出有名的“东芝事件”。

受被加工零件的多样性和机床速度、精度及刚度等要素的制约，五轴联动加工机床还是一种专用机床，暂时没有通用的五轴联动机床出现。因此，设计及选择五轴联动机床首先要从被加工零件及典型加工轨迹开始。

刀具与零件相对运动轨迹特征：

——刀尖点运动轨迹特征：三维空间轨迹；

——刀具运动轨迹特征：三维空间矢量运动轨迹。约定了机床五轴复合运动形态，导致五轴联动加工机床是专机，而不是通用机床。

刀具运动精度：

——零件材质、表面精度、粗糙度和刀具等要素约定了刀具运动精度；

刀具运动速度：

——切削参数、加工效率需求等要素约定刀具运动速度；

刀具运动空间；

——约定了机床尺寸规格。