五轴加工中心的 RTCP 功能的全称是“Rotation Tool Center Point”,字面意思即“旋转刀具中心点”功能,可以解释为“围绕刀具中心点旋转”功能,所以有的地方也把全称写为 “Rotating around Tool Center Point”,主要是因为该命名源自于意大利的 Fidia 公司,所以对应的英文翻译会有一些不一致的情况,但内涵是相同的。另外,该功能也有一些其他称呼,例如 TCPC。
三轴加工中心是用不到 RTCP 功能的,因为三轴机床不存在刀轴矢量的旋转问题。 而在五轴数控加工过程中,由于旋转轴的存在,RTCP 功能就变得尤为重要,具体可从插补误差和加工柔性上去考量。
插补误差
数控机床的数控系统在处理各个轴的运动时,是以脉冲当量为单位的(mm/pulse),一个脉冲其实就对应于一个最小位移量。在轴的运动过程中,数控装置在线段或圆弧的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”,将各个轴的运动坐标依据最小位移量分割成一系列的中间点,然后据此向各轴输出脉冲,保证加工出需要的直线或圆弧轮廓,完成对工件的成型加工。
这里提到的“数据点的密化”就是所谓“插补”。但是控制多轴联动时一般会采用线性插补,那么如果期望轨迹不是简单的直线,在期望轨迹和插补得到的实际运动轨迹之间就不可避免地会存在误差,下面展示了不带 RTCP 功能的五轴加工与带有 RTCP 功能的五轴加工之间插补误差的区别。
从 RTCP 这个名字就可以看出,开启了该功能的数控系统将以刀具的中心点作为插补对象。而如果没有这个功能,数控系统则以机床的各个轴(包含直线轴和旋转轴)作为插补对象。
加工柔性
加工柔性则是更为直观的优势,因为其直接影响到工艺编程人员和机床操作人员的工作强度与难度。这一点在上面的视频中有对比演示。
对于带有 RTCP 功能的五轴机床。由于其数控系统具有依据刀尖点位置反求各个轴的运动坐标的功能,所以可以通过数控系统的操作面板直接板调用实际所用刀具的刀补信息,对于某一道加工工艺,只需要用同样的一段代码就可以实现在某一台机床上的加工,而不需要考虑改变刀具、工件的安装配置对加工结果的影响。即时换了虎钳,调整了工件位置,需要做的也仅仅是重新对一次刀而已。
而非 RTCP 的算法要求机床的转轴中心到刀具中心点的距离必须等于CAM软件建模及刀路生成时所考虑的刀具长度补偿数值,因为这种情况下,各个轴坐标值的计算完全是在CAM软件的后处理中完成的,所以任何修改都要求重新生成程序。