讓五軸加工中心價格差一倍的功能技術——RTCP

RTCP，在五軸加工中心數控系統里，認為RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是我們常說的刀尖點跟隨功能。在五軸加工中，追求刀尖點軌跡及刀具與工件間的姿態時，由于回轉運動，產生刀尖點的附加運動。數控系統控制點往往與刀尖點不重合，因此數控系統要自動修正控制點，以保證刀尖點按指令既定軌跡運動。業內也有將此技術稱為TCPM、TCPC或者RPCP等功能。其實這些稱呼的功能定義都與RTCP類似，嚴格意義上來說，RTCP功能是用在雙擺頭結構上，是應用擺頭旋轉中心點來進行補償。而類似于RPCP功能主要是應用在雙轉臺形式的機床上，補償的是由于工件旋轉所造成的的直線軸坐標的變化。其實這些功能殊途同歸，都是為了保持刀具中心點和刀具與工件表面的實際接觸點不變。所以為了表述方便，本文統一此類技術為RTCP技術。

RTCP功能是怎么產生的呢？

多年以前，在五軸數控加工中心剛普及市場的時候，RTCP概念被機床廠家大肆宣傳。彼時RTCP功能更像是為技術而技術的噱頭，更多人是對其技術本身的熱衷和炒作。其實RTCP功能正好相反，它不光是一項好技術，更是一項能為客戶帶來效益和創造價值的好技術。擁有RTCP技術的機床（也就是國內所說的真五軸機床），      


 

下文成海小編將以雙轉臺高檔五軸數控系統為例，詳細介紹一下RTCP功能。

在五軸機床中定義第四軸和第五軸的概念：在雙回轉工作臺結構中第四軸的轉動影響到第五軸的姿態，第五軸的轉動無法影響第四軸的姿態。第五軸為在第四軸上的回轉坐標。好了，看完定義說明我們來解釋一下。如上圖所示，機床第4軸為A軸，第5軸為C軸。工件擺放在C軸轉臺上。當第4軸A軸旋轉時，因為C軸安裝在A軸上，所以C軸姿態也會受到影響。同理，對于我們放在轉臺上面的工件，如果我們對刀具中心切削編程的話，轉動坐標的變化勢必會導致直線軸X、Y、Z坐標的變化，產生一個相對的位移。而為了消除這一段位移，勢必機床要對其進行補償，RTCP就是為了消除這個補償而產生的功能。

那么機床如何對這段偏移進行補償呢？接下來我們就來分析一下這段偏移是怎么產生的。

根據前文，我們都知道是由于旋轉坐標的變化導致了直線軸坐標的偏移。那么分析旋轉軸的旋轉中心就顯得尤為重要。對于雙轉臺結構機床，C軸也就是第5軸的控制點通常在機床工作臺面的回轉中心。而第4軸通常

選擇第四軸軸線的中點作為控制點。

數控系統為了實現五軸控制，需要知道第5軸控制點與第四軸控制點之間的關系。即初始狀態（機床A、C軸0位置），第四軸控制點為原點的第四軸旋轉坐標系下，第五軸控制點的位置向量[U,V,W]。同時還需要知道A、C軸軸線之間的距離。對于雙轉臺機床，舉例如下圖所示。

講到這里，大家可以看出，對于有RTCP功能的機床，控制系統為保持刀具中心始終在被編程的位置上。在這種情況下，編程是獨立的，是與機床運動無關的編程。當您在機床上編程時，不用擔心機床運動和刀具長度，您所需要考慮的只是刀具和工件之間的相對運動。余下的工作控制系統將為您完成。舉個例子：

如上圖，不帶RTCP功能關的情況下，控制系統不考慮刀具長度。刀具圍繞軸的中心旋轉。刀尖將移出其所在位置，并不再固定。

如上圖，帶RTCP功能開的情況下，控制系統只改變刀具方向，刀尖位置仍保持不變。X，Y，Z軸上必要的補償運動已被自動計算進去。

而對于不具備RTCP的五軸機床和數控系統是怎么解決直線軸坐標偏移這個問題呢？我們知道現在國內很多五軸數控機床和系統都屬于假五軸，所謂假五軸，其實就是指不帶RTCP功能的機床。真假五軸，既不是看長相也不是看五個軸是否聯動，要知道假五軸也可以做五軸聯動。假五軸的區別主要在于其沒有真五軸RTCP算法，也就是說假五軸編程需要考慮主軸的擺長及旋轉工作臺的位置。這就意味著用假五軸數控系統和機床編程時，必須依靠CAM編程和后處理技術，事先規劃好刀路。

同樣一個零件，機床換了或者刀具換了，都必須重新進行CAM編程和后處理。并且假五軸機床在裝夾工件時需要保證工件在其工作臺回轉中心位置，對操作者來說，這意味著需要大量的裝夾找正時間，且精度得不到保證。即使是做分度加工，假五軸也麻煩很多。而真五軸只需要設置一個坐標系，只需要一次對刀，就可以完成加工。

如上圖，假五軸是依靠后處理技術，將機床第四軸和第五軸中心位置關系表明，來補償旋轉軸對直線軸坐標的位移。其生成的CNC程序X、Y、Z不僅僅是編程趨近點，更是包含了X、Y、Z軸上必要的補償。這樣處理的結果不僅會導致加工精度不足，效率低下，所生成的程序不具有通用性，所需人力成本也很高。同時由于每臺機床的回轉參數不同，都要有對應的后處理文件，對于生產也會造成極大的不便。再者假五軸其生成程序無法改動，實現手工五軸編程基本沒有可能。同時因為沒有RTCP功能，其衍生的眾多五軸高級功能都無法使用，比如五軸刀補功能等。其實對于五軸機床來說，它只是我們為了實現加工結果的工具，并無真假之分。重要的是我們的工藝決定了選用什么方式加工，相對而言，真五軸機床性價比更高。
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