RTCP、一次裝夾、雙轉臺……這是一份五軸應用說明書

在上一期中，我們分析了五軸機床的創造性夾緊策略，充分發揮設備優勢（鏈接：燕尾夾具的升級，4柱燕尾夾具的長度）。選擇五軸的原因是它是面對異形復雜零件高效、高質量加工問題的重要手段。

五面加工一次

五軸加工中心較大的特點是一次性夾具可以加工五個表面。即所謂的加工角度避免。如果是聯動機床，C軸可無限旋轉，A軸可以旋轉130度左右。這些設備的特點使加工過程不受干擾。

這樣做的好處是，一次夾具不僅可以完成加工，還可以避免多次夾具造成的重復定位誤差。同時，一次夾具也節省了大量時間，提高了工作效率。它可以減少從產品到交付的時間和庫存。

部分零件唯一的加工方法

目前也是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機轉子、汽車輪、大型柴油機曲軸等問題的唯一途徑。

RTCP，在高端五軸數控系統中，RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是我們常說的刀尖跟隨功能。

不僅僅是刀尖跟隨

在五軸加工中，在追求刀尖軌跡和刀具與工件之間的姿勢時，由于旋轉運動，會產生額外的刀尖運動。數控系統的控制點通常與刀尖不一致，因此數控系統應自動糾正控制點，以確保刀尖按指令移動。

嚴格來說，RTCP功能用于雙擺頭結構，應用擺頭旋轉中心點進行補償。RPCP該功能主要用于雙轉盤機床，以補償工件旋轉引起的線軸坐標的變化。事實上，這些功能是相同的，以保持刀具的中心點和刀具與工件表面的實際接觸點不變。

在雙轉臺五軸上RTCP功能

在雙旋轉工作臺結構中，第四軸的旋轉影響第五軸的姿態，第五軸的旋轉不影響第四軸的姿態。第五軸是第四軸上的旋轉坐標。

如上圖所示，機床第四軸為A軸，第五軸為C軸。C軸轉臺上放置工件。當第四軸A軸旋轉時，C軸的姿態也會受到影響，因為C軸安裝在A軸上。同樣，對于我們放在轉盤上的工件，如果我們切割和編程刀具中心，旋轉坐標的變化必然會導致直軸X、Y、Z坐標的變化產生相對位移。為了消除這一位移，機床必須補償它，RTCP消除補償產生的功能。

那么機床如何補償這種偏移呢？接下來，讓我們分析一下這種偏移是如何產生的。

眾所周知，旋轉坐標的變化會導致直軸坐標的偏移。因此，分析旋轉軸的旋轉中心尤為重要。對于雙轉臺結構機床，C第五軸的控制點通常位于機床工作臺的旋轉中心。第四軸通常選擇第四軸的中點作為控制點。

真假五軸分

為了實現五軸控制，數控系統需要了解第五軸控制點與第四軸控制點的關系。即初始狀態(機床A、C軸0位置)，在原點第四軸旋轉坐標系下，第五軸控制點的位置向量[U,V,W]。還需要知道A、C軸線之間的距離。雙轉臺機床，如下圖所示。

說到這里，你可以看到，有RTCP為了保持刀具中心始終處于被編程位置，功能性機床控制系統。在這種情況下，編程是獨立的，與機床運動無關。在機床上編程時，不要擔心機床運動和刀具長度，只考慮刀具和工件之間的相對運動。

如上圖所示，不帶RTCP在功能關閉的情況下，控制系統不考慮工具長度。工具在軸的中心旋轉。刀尖將移出其位置，不再固定。

如上圖，帶RTCP當功能打開時，控制系統只改變刀具的方向，刀尖位置保持不變。X，Y，Z自動計算軸上必要的補償運動。

我們常熟的假五軸機床在夾緊工件時需要確保工件在工作臺旋轉中心。對于操作人員來說，這意味著需要大量的夾緊矯正時間，精度無法保證。即使是分級加工，假五軸也要麻煩得多。真正的五軸只需要設置一個坐標系，只需要一把刀，就可以完成加工。

下圖以NX以后處理編輯器設置為例，說明假五軸坐標變換：

如上圖所示，假五軸依靠后處理技術來表示機床第四軸和第五軸的中心位置關系，以補償旋轉軸對直軸坐標的位移。它產生的CNC程序X、Y、Z不僅是編程的趨近點，還包括X、Y、Z軸上必要的補償。這種處理不僅會導致加工精度不足，效率低下，而且生成的程序不通用，勞動力成本也很高。

本文介紹了車銑復合加工件、曲軸試制、差速器殼體改進三個案例：

產品加工時間有效縮減案例

這是一個關于車銑復合零件的案例。目前，交貨只能在加工一天內完成。根據原加工方法，加工中心至少需要翻轉三次，完成2~3天。

減少曲軸加工時間

這是關于曲軸試制工藝的改進：大型鋼件屬于定制零件，數量不多。根據以往的傳統工藝，從鍛件到成品大約需要兩個月的時間。

但使用復合加工機只需要一個就可以成型，最后只需要放在曲軸磨床上完成最后一個工藝。

回避干涉的接近處理方法

這是一個加工差速器外殼的案例。以前車內球面的加工方案是使用特殊刀具，需要人工插入刀具，然后拉動刀架安裝。

但如果使用五軸，可以直接使用普通刀具，設備可以自動插入，包括夾緊時間可以減少一半。

事實上，對于五軸機床來說，它只是我們實現加工結果的工具。重要的是，我們的過程決定了如何加工，并使用合適的工具來完成這個過程設置，以獲得高質量的產品。