随着当前刀具轨迹规划算法的深入发展，针对不同加工方式也都形成了对应的刀轴矢量规划方法，以解决变频供水水泵加工过程中产生的干涉问题。其中碰撞干涉问题因其发生后往往造成较大经济损失甚至人员伤害，所以对于解决碰撞干涉已成为刀轴矢量规划的主要任务。目前已发展的碰撞干涉检测方法有基于距离的碰撞干涉检测方法、凸包方法、矢量法、映射法、包围体积法等五种碰撞干涉检测方法。

同时由于管道泵配件加工过程中的工况以及多轴机床动力学十分复杂，刀轴矢量的规划一般以局部坐标系中后跟角和侧倾角的形式确定。目前刀轴矢量规划主要有集中于两种思路：一种是基于已产生的刀轴矢量进行再优化；另一种是在刀轴无干涉空间中直接规划。常用的刀轴控制方法主要有插补法、临界约束法、自适应法。

(1)插补法

该方法的基本思想是基于已产生的刀轴矢量，一方面从运动学角度分析其变化趋势与旋转轴速度、旋转轴角度、加速度等影响机床运动平滑性因素的关系，然后对后置处理生成的旋转轴坐标进行线性插补，以消除因刀具摆动造成的机床颤振，满足精密加工要求；另一方面观察其变化趋势与加工带宽、行距等影响加工误差大小的因素关系。从其中选出与加工曲面以及机床夹具无干涉的刀轴矢量，设置为关键刀轴矢量，然后结合矢量插值算法，比如四元数插值算法、样条函数插值算法等，对刀轴矢量进行插值，以提高其光顺性。水泵厂使用此方法充分考虑了加工过程中刀轴矢量变化对加工曲面表面质量的影响因素，改进后的刀轴矢量实用性强，稳定性高。

(2)临界约束法

该方法的基本思想是基于刀具与工件约束曲面之间的相对位置关系以及刀位数据与机床回转轴角度之间的运动变换趋势，构建临界约束条件，采用搜索算法对切触点平面内所用刀轴可行域进行搜索。该方法形成的刀轴矢量光顺性好，但算法复杂计算量大。

(3)自适应法

该方法的基本思想是从刀具轨迹规划算法中提出的加工带宽模型出发，在满足刀具曲面与加工曲面形状匹配的原则下，推导刀轴矢量的后跟角与侧倾角描述形式。此方法生成的刀轴矢量具有最大化的加工带宽，所以刀具轨迹长度减小明显，有效提高了水泵配件加工效率。但规划刀轴矢量时过于局限性，对于类似鼓形刀以及平底立铣刀等刀具曲面与加工曲面匹配误差较大的刀具加工时容易产生局部干涉。

另外在实际加工中，在精确性、高效性等生成指标良好的刀具轨迹，可能会因刀轴需要过高的旋转角加速度，而产生过高的动态载荷。同时，数控加工尤其是在高速加工中动态载荷往往受机床等因素的限制，影响了管道泵配件加工效率。

在高采样频率时产生精确的旋转轴增量值，以便机床控制动载荷变化。同时，还研究了球头刀在沿特定轨迹走刀时的不确定性，为了消除这种不确定性，提出定义曲面密切平面上的刀轴分量为给定路径初始状态的平移变换，减少了旋转轴的加速度。

外面对狭小空间或者曲率变化明显的加工区域，刀具跟随轨迹加工时容易发生局部或者全局的干涉碰撞，需通过对刀轴的控制来消除。针对常用轨迹规划算法中碰撞问题的检查和避免方法进行了归类，并通过比较指出其共同不足在于未考虑水泵加工过程中工件几何形变和对材料去除率的模拟。为消除侧铣加工中的干涉碰撞问题，通过定义点-曲面间的有向距离函数为点到曲面上与其距离最短的一点的距离来优选刀位点排布，将消除干涉问题转化为最优化问题。

数控加工仿真系统利用计算机图形学技术，为实现对数控代码(NumericalControl，NC)正确性、可靠性的检验提供了有效的验证平台，能够从几何形状、碰撞检测及加工效率方面等对加工过程进行评估，并且建立虚拟的加工仿真环境为进一步缩短产品制造周期提供了强有力的工具。凭借几何仿真技术、图像可视化技术和物理仿真技术的发展，目前在数控加工程序的可靠性及预测切削加工过程中，水泵厂研究工作主要集中于仿真计算、加工建模、预测等方面。

在面对具有复杂几何形貌和高精度尺寸要求的机械零件时，五轴数控加工机床因引入了两个额外的旋转轴，其典型的运动学模型有两个旋转轴正交于机床坐标系，而特别的运动学模型有两个旋转轴非正交于机床坐标系。由于两个旋转轴的存在，五轴数控加工相比于三轴加工具有更高的材料去除率，更短的加工时间，更高精度的创成质量；同时，还包括通过旋转刀轴至合适的位置和姿态以扩大加工领域，以及减少刀具长度和设置过程等许多优势。

然而，这些优势也增加了数控编程的难度。五轴加工的数控编程通常需要通过制定的后处理过程，使机床数控系统能够识别并运作。这种后置处理器是一种重要的接口。其作用是改变由前处理产生的刀位轨迹源文件（CuttingLocationSourceFile，CLSF)数据，包括刀轴矢量和刀轴位姿向量到机床数控操作系统中，形成驱动机床各轴运动所需的数控加工程序。另外，五轴数控机床种类繁多，机构构成复杂，空间运动变换关系形态各异，机床结构不同，其运动变换算法也不同，使空间坐标变换难以实现统一。