五軸加工中心的 RTCP 功能的全稱是“Rotation Tool Center Point”,字面意思即“旋轉刀具中心點”功能,可以解釋為“圍繞刀具中心點旋轉”功能,所以有的地方也把全稱寫為 “Rotating around Tool Center Point”,主要是因為該命名源自于意大利的 Fidia 公司,所以對應的英文翻譯會有一些不一致的情況,但內涵是相同的。另外,該功能也有一些其他稱呼,例如 TCPC。
三軸加工中心是用不到 RTCP 功能的,因為三軸機床不存在刀軸矢量的旋轉問題。 而在五軸數控加工過程中,由于旋轉軸的存在,RTCP 功能就變得尤為重要,具體可從插補誤差和加工柔性上去考量。
插補誤差
數控機床的數控系統在處理各個軸的運動時,是以脈沖當量為單位的(mm/pulse),一個脈沖其實就對應于一個最小位移量。在軸的運動過程中,數控裝置在線段或圓弧的起點和終點坐標值之間進行“數據點的密化”,將各個軸的運動坐標依據最小位移量分割成一系列的中間點,然后據此向各軸輸出脈沖,保證加工出需要的直線或圓弧輪廓,完成對工件的成型加工。
這里提到的“數據點的密化”就是所謂“插補”。但是控制多軸聯動時一般會采用線性插補,那么如果期望軌跡不是簡單的直線,在期望軌跡和插補得到的實際運動軌跡之間就不可避免地會存在誤差,下面展示了不帶 RTCP 功能的五軸加工與帶有 RTCP 功能的五軸加工之間插補誤差的區別。
從 RTCP 這個名字就可以看出,開啟了該功能的數控系統將以刀具的中心點作為插補對象。而如果沒有這個功能,數控系統則以機床的各個軸(包含直線軸和旋轉軸)作為插補對象。
加工柔性
加工柔性則是更為直觀的優勢,因為其直接影響到工藝編程人員和機床操作人員的工作強度與難度。這一點在上面的視頻中有對比演示。
對于帶有 RTCP 功能的五軸機床。由于其數控系統具有依據刀尖點位置反求各個軸的運動坐標的功能,所以可以通過數控系統的操作面板直接板調用實際所用刀具的刀補信息,對于某一道加工工藝,只需要用同樣的一段代碼就可以實現在某一臺機床上的加工,而不需要考慮改變刀具、工件的安裝配置對加工結果的影響。即時換了虎鉗,調整了工件位置,需要做的也僅僅是重新對一次刀而已。
而非 RTCP 的算法要求機床的轉軸中心到刀具中心點的距離必須等于CAM軟件建模及刀路生成時所考慮的刀具長度補償數值,因為這種情況下,各個軸坐標值的計算完全是在CAM軟件的后處理中完成的,所以任何修改都要求重新生成程序。