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眾為興:你對五軸機床的認識,還差一個RTCP
發布時間:2019-07-19        瀏覽次數:7324        返回列表

機床是一個國家制造業水平的象征,而代表機床高境界的是五軸聯動數控機床。由于在航空、軍事、精密器械等高端制造領域的重要應用,所以——

對于一個國家而言

五軸聯動機床

重要

很重要

相當重要

軍迷界,流傳著這樣一個故事:

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

什么是五軸加工?

五軸加工,顧名思義是數控機床加工的一種模式,是x、y、z三個移動軸再加上任意兩個旋轉軸,被認為是葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機轉子、汽輪機轉子、大型柴油機曲軸等加工的手段。而五軸機床也稱作五軸加工中心,可以不改變工件在機床上的位置而對工件的不同側面進行加工,可大大提高棱柱形零件的加工效率。

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP
△某國際機床品牌展示的“不銹鋼香蕉”五軸加工

五軸機床機械結構形式多種多樣,但主要有以下幾種形式:

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

相較于傳統的三軸機床,五軸機床具有改善切削條件、避免刀具干涉、一次裝夾、提高加工質量和效率、簡化生產管理、縮短新產品研發周期等眾多優勢。

由于五軸機床系統價格昂貴,加之NC程序制作較難,使其難以“平民”化應用,但隨著計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)系統取得了突破性發展,國產五軸機床取得了突破性發展。

真假五軸

一臺數控機床有五個聯動軸并不能就此簡單地稱之為五軸機床,同樣,一套數控系統能控五個軸,也不能就此聲稱為五軸數控系統。

判斷其是否是真正的五軸機床和五軸數控系統,首先必須看其是否具備RTCP功能。

RTCP,即Rotational Tool Center Point的縮寫,字面意思是“旋轉刀具中心”。RTCP具有一下特點:

1.針對刀具的實際切削點執行進給控制;

2.針對五個軸的前瞻控制;

3.可處理垂直、傾斜和存在偏心的銑頭;

4.“虛擬主軸”:將某個軸定向到刀具軸線上執行鉆削和回退操作;

5.針對五軸的坐標旋轉和(或)坐標變換;

6.參考坐標系(G194)的旋轉:應用于加工程序以及那些來自JOG或手輪的運動;

沒有RTCP功能的機床,其插補運算對象是刀具旋轉中心,即刀軸點,而開啟了RTCP功能的機床,則變成了刀尖點,其加工效果區別如下圖所示:

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

RTCP的標定

機械部件加工和裝配,使得旋轉軸與理論設計存在偏差。例如,理論上,雙轉臺五軸機床的兩個旋轉軸通常設計成相交且垂直,之間不存在空間距離,但是在實際中,不一定相交,也不一定垂直。

RTCP參數是描述五軸機床兩個旋轉軸相對位置的結構參數,五軸結構參數測量精度直接決定了 RTCP 功能的好壞,從而影響刀具中心點定位精度,因此五軸機床結構參數精密測量意義重大。

傳統手工測量存在如下缺陷及局限性:

(1)難以測量兩個旋轉軸的軸線方向,默認兩軸線與相應坐標軸平行且相互正交,這是手工測量方法的前提。但是在實際中,兩軸線不一定與坐標軸平行,也不一定相互正交,此測量前提是無法保證的,這樣便會帶來測量誤差。

(2)雙轉臺RTCP 結構參數測量時,要求主動軸能在正向或者負向旋轉 90°,并非所有機床具備這個角度行程。

(3)操作步驟繁瑣,自動化程度低,測量結果好壞往往與機床測試人員經驗有很大關系。

為解決手工測量精度缺陷和使用局限性,大限度實現測量的自動化和統一化,實現旋轉刀具中心點控制,深圳眾為興的高性能軌跡運動控制卡ADT-09系列開發了一種RTCP擬合標定算法,通過測量模塊中數據處理,能計算旋轉軸軸線方向和偏移,改變了手動無法測量回轉軸線方向和測量結果精度不足的局限,實現旋轉刀具中心點的控制。

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

△眾為興ADT-8969G1運動控制卡

應用案例分享

那么眾為興ADT-09系列運動控制卡,在具體的應用中,是如何發揮其RTCP功能的優勢呢?

當RTCP遇上視覺點膠

如何實現手機中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點膠?

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

通常,點膠工藝出于對膠量等因素的控制,其出膠口須與工件保持固定的高度,平面點膠只需保持Z軸高度的前提下,實現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——

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

ADT-09系列則經受住了這種考驗,巧妙地利用了客戶的視覺系統和激光測高系統,得出高精標定數據,配合螺距補償、AC正交補償等專門針對五軸設備的標定誤差補償功能,利用RTCP算法實現了手機中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點膠系統。

當RTCP遇上Focal

如何控制Focal激光測高儀跟隨并等間隔采集手機輪廓?

你對五軸機床的認識,還差一個RTCP

該項目使用5D RTCP算法控制Focal激光測高儀跟隨并等間隔采集手機輪廓,5軸平臺A軸分別在0°/45°姿態下,使Focal繞手機正表面輪廓掃描一周,3D模擬軟件可以利用Focal采集數據擬合描繪實際采集的3D效果,以觀察手機正面、側面的平整度。

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