装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。

　　五轴机床的运动是五个坐标轴运动的合成。旋转坐标的加入，不但加重了插补运算的负担，而且旋转坐标的微小误差就会大幅度降低加工精度。因此，要求控制器有更高的运算精度。五轴机床的运动特性要求伺服驱动系统有很好的动态特性和较大的调速范围。

　　要提高机械加工效率，迫切要求淘汰传统的“试切法”校验方式 。在五轴数控加工当中，NC 程序的校验工作也变得十分重要， 因为通常采用五轴数控机床加工的工件价格十分昂贵，而且碰撞是五轴数控加工中的常见问题：刀具切入工件；刀具以极高的速度碰撞到工件；刀具和机床、夹具及其他加工范围内的设备相碰撞；机床上的移动件和固定件或工件相碰撞。五轴数控中，碰撞很难预测，校验程序必须对机床运动学及控制系统进行综合分析。

　　如果CAM 系统检测到错误，可以立即对刀具轨迹进行处理；但如果在加工过程中发现NC 程序错误，不能像在三轴数控中那样直接对刀具轨迹进行修改。在三轴机床上，机床操作者可以直接对刀具半径等参数进行修改。而在五轴加工中，情况就不那么简单了，因为刀具尺寸和位置的变化对后续旋转运动轨迹有直接影响。

　　在五轴联动NC 程序中，刀具长度补偿功能仍然有效，而刀具半径补偿却失效了。以圆柱铣刀进行接触成形铣削时，需要对不同直径的刀具编制不同的程序。目前流行的CNC 系统均无法完成刀具半径补偿，因为ISO文件中没有提供足够的数据对刀具位置进行重新计算。用户在进行数控加工时需要频繁换刀或调整刀具的确切尺寸，按照正常的处理程序，刀具轨迹应送回CAM 系统重新进行计算。从而导致整个加工过程效率十分低下。

　　针对这个问题, 挪威研究人员正在开发一种临时解决方案, 叫做LCOPS(Low Cost Optimized ProductionStrategy , 低耗最优生产策略)。刀具轨迹修正所需数据由CNC 应用程序输送到CAM 系统，并将计算所得刀具轨迹直接送往控制器。LCOPS 需要第三方提供CAM 软件，能够直接连接到CNC 机床，其间传送的是CAM 系统文件而不是ISO 代码。对这个问题的最终解决方案，有赖于引入新一代CNC 控制系统，该系统能够识别通用格式的工件模型文件(如STEP 等)或CAD 系统文件。

　　五轴机床和三轴机床不同之处在于它还有两个旋转坐标，刀具位置从工件坐标系向机床坐标系转换，中间要经过几次坐标变换。利用市场上流行的后置处理器生成器，只需输入机床的基本参数，就能够产生三轴数控机床的后置处理器。而针对五轴数控机床，目前只有一些经过改良的后置处理器。五轴数控机床的后置处理器还有待进一步开发。

　　三轴联动时，刀具的轨迹中不必考虑工件原点在机床工作台的位置，后置处理器能够自动处理工件坐标系和机床坐标系的关系。对于五轴联动，例如在X、Y、Z、B、C 五轴联动的卧式铣床上加工时, 工件在C 转台上位置尺寸以及B 、C 转台相互之间的位置尺寸，产生刀具轨迹时都必须加以考虑。工人通常在装夹工件时要耗费大量时间来处理这些位置关系。如果后置处理器能处理这些数据，工件的安装和刀具轨迹的处理都会大大简化；只需将工件装夹在工作台上，测量工件坐标系的位置和方向，将这些数据输入到后置处理器，对刀具轨迹进行后置处理即可得到适当的NC程序。

　　由于旋转坐标的引入，五轴数控机床的运动学比三轴机床要复杂得多。和旋转有关的第一个问题是非线性误差。非线性误差应归属于编程误差，可以通过缩小步距加以控制。在前置计算阶段，编程者无法得知非线性误差的大小，只有通过后置处理器生成机床程序后，非线性误差才有可能计算出来。刀具轨迹线性化可以解决这个问题。有些控制系统能够在加工的同时对刀具轨迹进行线性化处理，但通常是在后置处理器中进行线性化处理。

　　旋转轴引起的另一个问题是奇异性。如果奇异点处在旋转轴的极限位置处，则在奇异点附近若有很小振荡都会导致旋转轴的180°翻转，这种情况相当危险。

　　作为国民经济增长和技术升级的原动力，以五轴联动为标志的机械装备制造业将伴随着高新技术和新兴产业的发展而共同进步。中国不仅要做世界制造的大国，更要做世界制造强国！预计在不久的将来，随着五轴联动数控机床系统的普及推广，必将为中国成为世界最强国奠定坚实的基础！