五轴加工的RTCP任技11

1、五轴加工的RTCP 技术【原创 +整理】十数年前， 一汽为模具加工招标五轴机床，据说当时去了不少国际大牌厂商，招标现场有外商提出他们的产品好，有 RTCP 功能，在坐的国内厂商和业内专家一时语塞，几乎无人知晓 RTCP 为何方神圣，最后还是国内最早从事数控研究的某高校知名教授现场指点迷津，才为国内业界挽回局面。但一直到十几年之后的“十一五”数控重大专项出台前后， RTCP 概念才开始得到国内数控业界和学界的广泛关注。差不多两年，一业内企业在媒体上高调宣称其具有自主知识产权的高端数控系统具有 RTCP 和极高段数的前瞻功能，问及 RTCP 和前瞻的精髓是什么时，也就噤声不语了，不知是不愿说，还是

2、没法说。今年年底“十一五”数控重大专项的高端数控系统的五家中标企业：华中、广数、高精（蓝天） 、航天、光洋都将进行项目验收，届时 RTCP 将不可避免地称为验收的焦点之一，八仙过海，各显神通，验收原则上不会不过，但实效如何，国产的RTCP能否稳健走向市场，并为用户创造价值，大家仍需拭目以待。个人对 RTCP 的理解一台数控机床有五个联动轴并不能就此简单地称之为五轴机床，同样，一套数控系统能控五个轴， 也不能就此声称为五轴数控系统， 判断一台数控机床是不是五轴机床，一套数控系统是不是真正的五轴系统，首先必须看其是否具备RTCP 功能， Fidia的 RTCP 是“ Rotational Tool

3、 Center Point”的缩写，字面意思是“旋转刀具中心” ，业内往往会稍加转义为“围绕刀具中心转” ，也有一些人直译为“旋转刀具中心编程” ，其实这只是 RTCP 的结果。PA 的 RTCP 则是“Real-time Tool Center Point rotation ”前几个单词的缩写。海德汉则将类似的所谓升级技术称为 TCPM ，即“ Tool Centre PointManagement”的缩写，刀具中心点管理。还有的厂家则称类似技术为 TCPC，即“ Tool Center Point Control ”的缩写， 刀具中心点控制。从 Fidia 的 RTCP 的字面含义看，假设

4、以手动方式定点执行 RTCP 功能，刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点将维持不变， 此时刀具中心点落在刀具与工件表面实际接触点处的法线上， 而刀柄将围绕刀具中心点旋转，对于球头刀而言，刀具中心点就是数控代码的目标轨迹点。 为了达到让刀柄在执行 RTCP 功能时能够单纯地围绕目标轨迹点（即刀具中心点）旋转的目的，就必须实时补偿由于刀柄转动所造成的刀具中心点各直线坐标的偏移， 这样才能够在保持刀具中心点以及刀具和工件表面实际实际接触点不变的情况， 改变刀柄与刀具和工件表面实际接触点处的法线之间的夹角， 起到发挥球头刀的最佳切削效率， 并有效避让干涉等作用。因而 RTCP 似乎更多的是站在刀具中

5、心点（即数控代码的目标轨迹点） 上，处理旋转坐标的变化。不具备 RTCP 的五轴机床和数控系统必须依靠 CAM 编程和后处理，事先规划好刀路，同样一个零件，机床换了，或者刀具换了，就必须重新进行 CAM 编程和后处理，因而只能被称作假五轴，国内很多五轴数控机床和系统都属于这类假五轴。当然了，人家硬撑着把自己称作是五轴联动也无可厚非， 但此（假）五轴并非彼 （真）五轴！Fidia C20 数控系统宣传样本关于 RTCP 的描述（以下文字面由本人参照英文样本翻译，不够贴切之处请不吝指正）RTCP 功能可以直接在机床上针对双摆铣头和双转台管理刀具的空间长度补偿。这样一来，五轴刀路的编程就可以不必在数

6、控代码生成之前就考虑该如何在刀路中体现数控机床的刀具或者工作台的轴心及其偏差。RTCP 具有一下特点：1.针对刀具的实际切削点执行进给控制；2.针对五个轴的前瞻控制；3.可处理垂直、倾斜和存在偏心的铣头；4.“虚拟主轴” ：将某个轴定向到刀具轴线上执行钻削和回退操作；5.针对五轴的坐标旋转和（或）坐标变换；6.参考坐标系（ G194）的旋转：应用于加工程序以及那些来自 JOG 或手轮的运动；RTCP 功能也可以用于三轴加工程序：在保持刀具与工件的实际接触点不变的前提下， 以手动方式改变铣头或工作台的姿态角。RTCP 和 HMSRTCP 功能和 HMS 铣头标定系统相结合是五轴铣削领域独一无二的

7、成果技术，非常有助于提高刀尖运动精度。HMS （节选）HMS 铣头量测系统用于量测和校验双摆铣头和双转台的连续运动和定位数据，配备有连接到数控系统的三只传感器和专门的测量管理软件。软件实时处理输入数据，并功能校验和修正几何误差、 位置精度，以及铣头和转台的 RTCP 参数。HMS 是一款高精度量仪，可替代采用标准刻度盘的传统校验方法。其优点包括：1.极大地降低校验时间 （仅半个小时而不是一整天）2.量测铣头和转台的全部位置 （而不仅仅是正交位置）3.量测 RTCP 参数4.自动在数控系统中插入修正值摘自“金属加工世界” 五坐标高速铣削加工与编程的关键技术文中“四、五坐标高速铣削后处理程序开发”

8、之“1.五轴机床旋转刀具中心编程RTCP(Rotation Tool Centre Point) ”一小节内容如下：五坐标机床及其加工编程，常用RTCP 功能对机床的运动精度和数控编程进行简化，下面对RTCP（Rotation Tool CentrePoint 旋转刀具中心）编程进行简要说明。非 RTCP 模式编程：为了编程五坐标的曲面加工，必须知道刀具中心与旋转主轴头中心的距离： 这个距离我们称为转轴中心 (pivot) 。根据转轴中心和坐标转动值计算出 X 、 Y 、 Z 的直线补偿，以保证刀具中心处于所期望的位置。 运行一个这样得出的程序必须要求机床的转轴中心长度正好等于在书写程序时所考

9、虑的数值。 任何修改都要求重新书写程序。 对于 FIDIA C20 数控系统 G96 激活 RTCP，G97 禁止 RTCPRTCP 模式编程：选件 RTCP 的运行原理是当存在此选项时， 控制系统会保持刀具中心始终在被编程的 XYZ 位置上。为了保持住这个位置， 转动坐标的每一个运动都会被 XYZ 坐标的一个直线位移所补偿。因此，对于其它传统的数控系统而言，一个或多个转动坐标的运动会引起刀具中心的位移；而对于 FIDIA 数控系统（当 RTCP 选件起作用时），是坐标旋转中心的位移，保持刀具中心始终处于同一个位置上。 在这种情况下，可以直接编程刀具中心的轨迹，而不需考虑转轴中心， 这个转轴中

10、心是独立于编程的，是在执行程序前由显示终端输入的，与程序无关。通过计算机编程或通过PLP选件被记录的三坐标程序，可以通过 RTCP 逻辑，以五坐标方式被执行。对于这种特殊的应用方法，必须要求使用球形刀具。这些转动坐标的运动，可以通过 JOG 方式或通过手轮来完成，所以在某些加工条件下，允许所使用的刀具， 其长度值小于用于三坐标加工的刀具。国外关于 RTCP 的实际应用价值的两则讨论和观点以下文字由本人亲自翻译（不够贴切之处请不吝指正）：【 1】很多数控系统具备一种叫做“刀具中心管理”的实用功能，该功能可以被称作RTCP, TCPC 或者 TCPM ，具体称呼往往因数控系统的制造商而异， 无论是

11、哪个牌子的数控系统， 该功能都会起到一些大致相同的作用，“刀具中心管理”最关键的功能就是允许数控系统在五轴加工模式下按照装夹偏差在线调整数控代码的执行， 因而可以把同一个后处理代码应用于整批零件。好处是操作工不必把工件精确地和转台的轴心线对齐，工件安装后用探头进行测量，将轴心偏差存入数控系统的指定寄存器并在加工过程中随数控代码一起应用。该功能可以降低铣床因工件装卡造成的空闲时间，使机床有更多的时间用于金属切削。与购置第二套托盘和工作台， 在加工第一个托盘上的工件时， 同期装卡后续工件的方法相比，该方法更为经济。更有甚者，“刀具中心管理”功能还允许降低同一系列零件的装夹精度， 既不必精确实现与机

12、床的定位关系， 也不必精确实现与同批次的其它零件的相对定位关系。 这样一来， 我们不仅能够减少装夹工件的劳动量和机床空闲时间， 而且该控制功能还可以降低夹具成本和准备时间， 甚至可以免除工件的安装定位面。【 2】一般说来 RTCP 和 TCPM 就是一回事。不过这类功能的实际效果并不只是在手册上说说， 而是已经集成在数控制造商提供的软件和固件系统当中，不过制造商显然不会明确地告诉你他们该如何实现 “刀具中心点控制”算法。“刀具中心点控制”这一技术概念中至少应包含以下几个不同的功能：1.在数控系统内执行的多坐标运动学变换。这样做的好处之一是CAM 软件的后置处理无需执行这一数学运算，另一个好处是

13、旋转轴的中心偏差可以记录在机床数控系统的寄存器列表中， 该功能最大的好处是一个数控加工程序可以在工厂中不同的机床上使用， 尽管这些机床的轴心偏差各不相同。要是在过去（其实并不久远） ，想在不同的机床上加工同一个零件， 你就必须在 CAM 的后置处理中使用不同的轴心偏差，生成不同的数控代码， 尽管这些机床出自同一个制造商而且拥有相同的动态特性。与此同时，进给速度也是由数控系统的内部算法直接控制刀具实际加工点的轨迹运行速度，这一做法与过去用 CAM 软件以“时间反算”模式计算每个程序块所需的运行时间（即进给率）的方法截然不同。2.“刀具中心管理”一般都包含夹具偏心处理功能。机床配备的探头可以在线测

14、量零件的装夹位置， 位置偏差则累加到前面提及的轴心偏差上。由此带来的又一好处是同一系列的零件可以装夹到同一台机床上， 由探头测量定位情况，以同一套数控代码加工所有零件。最终用户不必为了把零件中心定位到可接受的细小误差容限之内而花费额外的时间去“敲打”调整零件。一般意义上的RTCP 就是实现刀补功能， 但程序只能针对特定机床配置，如ac 摆头机床的程序肯定不能用于bc 转台的机床，可见其局限性。 而西门子还可以直接用点位和刀具矢量编程，也就是直接用刀位数据，相当于不用后处理后处理根据机床结构计算摆角，也就是说同一程序无论五轴结构如何都可以使用。 程序格式 x yz a3 B3 C3 ，也就是说刀

15、位文件中 ijk 根本不用根据机床配置后处理来计算出转台角度， 而这一切都通过系统自己计算， 所以不管是双摆头还是双工作台还是混合还是其他特殊五轴都可以用同一程序。花朵 (0)杜公子新手经验值 : 17发帖数:5精华帖:0主题：回复：五轴加工的RTCP 技术2012-02-2821:41:572 楼RTCP 在现代意义上的五轴加工来讲非常重要，做个最简单的假设，同样一台机器，双摆头那种结构做例子：如果机器没有 RTCP 功能，那么在 CAM 软件做好了一个刀路的情况下， 假如同样一个刀路要处理 nc 文件到机床去做事，那么在机器没有 RTCP 的情况下，需要在后处理来补偿每次测出来的摆长 (刀

16、尖到摆轴点的距离)，如果刀具长度改变了， 则需要每次都后处理输入摆长来处理 nc。有 RTCP 补偿的机器，只是根据 RTCP 代码来做相应的后处理，无需理会刀具长度，相同的 nc 文件，在机器 RTCP 功能的支持下，刀长刀短就不是很重要了，做加工的，装的刀具长度，是不可能每次都装到一个长度的。目前没有哪种程序可以支持多种结构的机床，刀轨相同的情况下，都是通过不同结构的五轴后处理处理出相对应的 nc 程序来支持该机床的。五轴后处理制作，五轴编程培训！侧铣头后处理，五面体后处理！花朵 (0)ruixin2侠圣经验值 : 3583发帖数 : 1670精华帖:3主题：回复：五轴加工的RTCP 技术

17、2012-02-2909:57:343 楼“目前没有哪种程序可以支持多种结构的机床，刀轨相同的情况下，都是通过不同结构的五轴后处理处理出相对应的 nc 程序来支持该机床的。 ”楼上太武断， 西门子从来都支持角度矢量编程，就是不需要后处理计算转台角度，在 ugpost 中新建 840d 控制器吧，直接支持这种格式。或直接在你机床上执行 N1 TRAORI ；N2 A3=1,B3=1,B3= 1，看看不同结构出来的刀具方向是否一致。花朵 (0)风清云淡游民经验值 : 58发帖数 : 26精华帖:0主题：回复：五轴加工的RTCP 技术2012-04-1923:27:264 楼quote: 以下是引用 ruixin2在 2012-02-2909:57:34 的发言：“目前没有哪种程序可以支持多种结构的机床