你對(duì)五軸機(jī)床的認(rèn)識(shí)，還差一個(gè)RTCP

機(jī)床是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的象征，而代表機(jī)床最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。由于在航空、軍事、精密器械等高端制造領(lǐng)域的重要應(yīng)用，所以對(duì)于一個(gè)國(guó)家而言，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床具有戰(zhàn)略意義。

軍迷界，流傳著這樣一個(gè)故事：

什么是五軸加工？

五軸加工，顧名思義是數(shù)控機(jī)床加工的一種模式，是x、y、z三個(gè)移動(dòng)軸再加上任意兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，被認(rèn)為是葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等加工的唯一手段。而五軸機(jī)床也稱作五軸加工中心，可以不改變工件在機(jī)床上的位置而對(duì)工件的不同側(cè)面進(jìn)行加工，可大大提高棱柱形零件的加工效率。

五軸機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但主要有以下幾種形式：

相較于傳統(tǒng)的三軸機(jī)床，五軸機(jī)床具有改善切削條件、避免刀具干涉、一次裝夾、提高加工質(zhì)量和效率、簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理、縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期等眾多優(yōu)勢(shì)。

由于五軸機(jī)床系統(tǒng)價(jià)格昂貴，加之NC程序制作較難，使其難以“平民”化應(yīng)用，但隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展，國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床取得了突破性發(fā)展。

真假五軸

一臺(tái)數(shù)控機(jī)床有五個(gè)聯(lián)動(dòng)軸并不能就此簡(jiǎn)單地稱之為五軸機(jī)床，同樣，一套數(shù)控系統(tǒng)能控五個(gè)軸，也不能就此聲稱為五軸數(shù)控系統(tǒng)。

判斷其是否是真正的五軸機(jī)床和五軸數(shù)控系統(tǒng)，首先必須看其是否具備RTCP功能。

RTCP，即Rotational Tool Center Point的縮寫(xiě)，字面意思是“旋轉(zhuǎn)刀具中心”。RTCP具有以下特點(diǎn)：

1.針對(duì)刀具的實(shí)際切削點(diǎn)執(zhí)行進(jìn)給控制；

2.針對(duì)五個(gè)軸的前瞻控制；

3.可處理垂直、傾斜和存在偏心的銑頭；

4.“虛擬主軸”：將某個(gè)軸定向到刀具軸線上執(zhí)行鉆削和回退操作；

5.針對(duì)五軸的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和（或）坐標(biāo)變換；

6.參考坐標(biāo)系（G194）的旋轉(zhuǎn)：應(yīng)用于加工程序以及那些來(lái)自JOG或手輪的運(yùn)動(dòng)。

沒(méi)有RTCP功能的機(jī)床，其插補(bǔ)運(yùn)算對(duì)象是刀具旋轉(zhuǎn)中心，即刀軸點(diǎn)，而開(kāi)啟了RTCP功能的機(jī)床，則變成了刀尖點(diǎn)，其加工效果區(qū)別如下圖所示：

RTCP的標(biāo)定

機(jī)械部件加工和裝配，使得旋轉(zhuǎn)軸與理論設(shè)計(jì)存在偏差。例如，理論上，雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸通常設(shè)計(jì)成相交且垂直，之間不存在空間距離，但是在實(shí)際中，不一定相交，也不一定垂直。

RTCP參數(shù)是描述五軸機(jī)床兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)位置的結(jié)構(gòu)參數(shù)，五軸結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量精度直接決定了 RTCP 功能的好壞，從而影響刀具中心點(diǎn)定位精度，因此五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)精密測(cè)量意義重大。

傳統(tǒng)手工測(cè)量存在如下缺陷及局限性：

（1）難以測(cè)量?jī)蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向，默認(rèn)兩軸線與相應(yīng)坐標(biāo)軸平行且相互正交，這是手工測(cè)量方法的前提。但是在實(shí)際中，兩軸線不一定與坐標(biāo)軸平行，也不一定相互正交，此測(cè)量前提是無(wú)法保證的，這樣便會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。

（2）雙轉(zhuǎn)臺(tái)RTCP 結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量時(shí)，要求主動(dòng)軸能在正向或者負(fù)向旋轉(zhuǎn) 90°，并非所有機(jī)床具備這個(gè)角度行程。

（3）操作步驟繁瑣，自動(dòng)化程度低，測(cè)量結(jié)果好壞往往與機(jī)床測(cè)試人員經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。

為解決手工測(cè)量精度缺陷和使用局限性，最大限度實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和統(tǒng)一化，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn)精確控制，深圳眾為興的高性能軌跡運(yùn)動(dòng)控制卡ADT-09系列開(kāi)發(fā)了一種RTCP擬合標(biāo)定算法，通過(guò)測(cè)量模塊中數(shù)據(jù)處理，能精確計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸軸線方向和偏移，改變了手動(dòng)無(wú)法測(cè)量回轉(zhuǎn)軸線方向和測(cè)量結(jié)果精度不足的局限，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn)的精確控制。

ADT-09系列的RTCP模型也支持非正交的五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)，支持旋轉(zhuǎn)軸線任意方向、兩旋轉(zhuǎn)軸軸線正交與非正交、相交與異面的各種情況。

△眾為興ADT-8969G1運(yùn)動(dòng)控制卡

應(yīng)用案例分享

那么眾為興ADT-09系列運(yùn)動(dòng)控制卡，在具體的應(yīng)用中，是如何發(fā)揮其RTCP功能的優(yōu)勢(shì)呢？

一、當(dāng)RTCP遇上視覺(jué)點(diǎn)膠

如何實(shí)現(xiàn)手機(jī)中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點(diǎn)膠？

通常，點(diǎn)膠工藝出于對(duì)膠量等因素的控制，其出膠口須與工件保持固定的高度，平面點(diǎn)膠只需保持Z軸高度的前提下，實(shí)現(xiàn)軌跡控制和膠閥控制即可，而遇到類似如下情形，則一籌莫展——

ADT-09系列則經(jīng)受住了這種考驗(yàn)，巧妙地利用了客戶的視覺(jué)系統(tǒng)和激光測(cè)高系統(tǒng)，得出高精標(biāo)定數(shù)據(jù)，配合螺距補(bǔ)償、AC正交補(bǔ)償?shù)葘ｉT針對(duì)五軸設(shè)備的標(biāo)定誤差補(bǔ)償功能，利用RTCP算法實(shí)現(xiàn)了手機(jī)中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點(diǎn)膠系統(tǒng)。

二、當(dāng)RTCP遇上Focal

如何控制Focal激光測(cè)高儀跟隨并等間隔采集手機(jī)輪廓？

該項(xiàng)目使用5D RTCP算法控制Focal激光測(cè)高儀跟隨并等間隔采集手機(jī)輪廓，5軸平臺(tái)A軸分別在0°/45°姿態(tài)下，使Focal繞手機(jī)正表面輪廓掃描一周，3D模擬軟件可以利用Focal采集數(shù)據(jù)擬合描繪實(shí)際采集的3D效果，以觀察手機(jī)正面、側(cè)面的平整度。