5-AXIS CNC五轴的 NC 功能

⊙有无刀具中心点控制

• 刀具中心点控制把程序中的 X、Y、Z 作为刀具尖端（刀具中心点）的位置来处理，即使旋转轴转动，NC 也自动计算直线轴的补偿动作，使刀具尖端按程序规定的位置和路径运动的功能。进给速度也可作为刀具尖端的速度处理。^{[1][2][3][4][5][6]}
• 没有刀具中心点控制时只动旋转轴时，NC 只是单纯转动轴，刀具尖端不会停留在原处（画着圆弧偏离）。刀具长度变化时，就需要用 CAM 重新计算的程序。^[1][5][6]
• 刀具中心点控制的两种指令形式（FANUC 的分类）类型 I：直接指令旋转轴的角度。类型 II：用矢量（I、J、K）指令刀具方向。类型 II 即使机床结构（摆头、转台、混合）不同也能使用同一个程序。单一资料·仅供参考^[3]

◇其他五轴功能

• 倾斜面加工指令（Tilted Working Plane）定义沿倾斜面的坐标系（倾斜坐标系），使得可以在该面上把它当作普通的 XY 平面来编程的功能。3+2 加工中最常用。^{[3][7][8][1][5][9][10]}
• 倾斜面的定义方法欧拉角、横滚-俯仰-偏航角、平面上的 3 点、两个矢量、投影角、刀具轴向，共 6 种。^[3][8][2]
• 刀具轴向控制自动分度旋转轴，使刀具垂直于用倾斜面加工指令定义的面的功能。分度使旋转轴转动时，倾斜坐标系也随之联动，所以分度后不必重新设置坐标系。^[7][8]
• 旋转轴的解通常有两组使刀具垂直于同一倾斜面的旋转轴角度组合，一般有两种（例：A+45°/C+90° 与 A−45°/C−90°）。可以指定选哪一种，不指定时 NC 在移动范围内选较近的一种。超出范围则报错。单一资料·仅供参考^[5]
• 三维刀具半径补偿为了即使刀具直径与 CAM 计算时不同也能使用，沿面的法线方向（端面铣削）或垂直于行进方向和刀具轴的方向（侧铣）补偿刀具半径。需要 CAM 对每个程序段输出面的法线矢量。^[1][2][5]
• 刀具切削点指令（刀尖点控制）在程序中指令刀具接触工件的点（切削点），由 NC 补偿刀具长度、刀具半径、圆角 R。换刀后不必修改程序。^[2][3][4]
• 刀具姿态控制（侧铣的姿态插补）在起点与终点的刀具方向之间插补，使刀具侧面划出平面。用侧面铣削斜面时，可防止刀具侧面造成过切。^[2][3][5][1]
• 工件安装误差补偿即使工件放置位置与程序设想的有偏差（平移、旋转），也利用测得的误差修正路径，不改变程序就能加工。对刀具中心点控制、倾斜面加工指令中的旋转轴运动也有效。^{[2][3][11][12]}
• 三维手动进给（沿刀具轴向退刀）刀具折断等情况下，沿倾斜刀具的轴向手动拔出，或平行于倾斜面移动的功能。三轴机床抬起 Z 就行，而五轴需要多个轴联动。^[2][4][1]
• 三维干涉检查把工作台、夹具、主轴、刀具等用长方体、圆柱、平面的组合保存在 NC 中，运动之前判断干涉并停止轴。手动、自动运行时都有效。单一资料·仅供参考^[2][3]
• 微小线段的平滑化CAM 输出的连续短直线（G1），在程序段衔接处速度会出现台阶，加工面上会出现纹路和振动痕迹。NC 一侧有在公差范围内合并为样条、圆化拐角的功能（Siemens 的 COMPCAD、CYCLE832，FANUC 的纳米平滑 2、平滑 TCP）。^[1][2][3]

≡各 NC 厂家的指令

同一功能，不同 NC 的指令也不同。下面的 G 代码、M 代码仅限各公司公开资料中确认过的。FANUC 倾斜面加工指令等的 G 代码编号，因公开资料中无法确认，故未列出。

FG93（解除、恢复正常用 G94）

• 反比时间进给。把 F 的值解释为“用 1 分钟的几分之一完成该程序段”（F＝1/时间［分钟］）。旋转轴运动时，刀具尖端速度与各轴速度的关系每个程序段都在变化，所以 CAM 常在四轴、五轴程序中使用。^[17][18][19]
• G93 中，G1、G2、G3 的每个程序段都必须有 F（不作为模态继承）。对快速移动（G0）没有影响^[17][18]
• Haas 在复位时回到 G94单一资料·仅供参考^[17]
• 切换 G93、G94、G95 后要重新指令进给单一资料·仅供参考^[19]
• 组号：Haas 为组 05单一资料·仅供参考^[17]

F 值的计算见5轴计算。

在 G94（每分钟进给）下运动旋转轴时

• 在 G94（每分钟进给）下运动旋转轴时，进给的含义因 NC 而异。NIST RS274NGC 中，直线轴运动的程序段是针对“视为旋转轴未动的 XYZ 路径长度”的每分钟进给，仅旋转轴运动的程序段则是度/分钟。单一资料·仅供参考^[18]
• Heidenhain 标准中旋转轴的进给是度/分钟，所以刀具离旋转中心越远，实际轮廓进给越快。用 M116 可以把旋转工作台轴按 mm/min 处理。单一资料·仅供参考^[5]
• 在刀具中心点控制、TRAORI、FUNCTION TCPM（F TCP）中，进给是刀具尖端与工件的相对速度。^[1][3][5]

↧刀具长度与旋转中心

• 改变刀具方向时，刀具越长，直线轴的补偿动作越大。有刀具中心点控制时，即使刀具长度变化，程序也可原样使用（控制系统按实际刀具长度计算）。^[1][2][3]
• 使用刀具中心点控制时必须设置刀具长度补偿（H 编号、刀具长度数据）。否则尖端位置的计算会出错，有损坏球杆仪或机床的风险。^[13][6]
• 控制系统使用的旋转中心位置（Haas 的 MRZP、各公司的机床配置参数、运动学）与实机有偏差时，转动旋转轴会使加工件产生误差。因此需要进行旋转中心的测量与补偿（运动学标定）。^{[20][6][7][1]}
• 三菱电机具有即使旋转轴使刀具轴不再沿 Z 方向，也能沿刀具轴向进行刀具长度补偿的功能（刀具轴向的刀具长度补偿）。单一资料·仅供参考^[4]

GG 代码词典相关页面

• G43：刀具长度补偿。刀具中心点控制是把这一思路扩展到刀具方向、旋转轴
• G49：取消刀具长度补偿。有的 NC 也用它来解除刀具中心点控制
• G53：在机床坐标系中定位。用于旋转前让开刀具
• G68：二维坐标旋转。与三维倾斜面加工不同
• G94：每分钟进给。与反比时间进给 G93 成对