你对五轴机床的认识，还差一个RTCP，五轴

描述

机床是一个国家制造业水平的象征，而代表机床最高境界的是五轴联动数控机床。由于在航空、军事、精密器械等高端制造领域的重要应用，所以对于一个国家而言，五轴联动机床具有战略意义。

军迷界，流传着这样一个故事：

 什么是五轴加工？

　五轴加工，顾名思义是数控机床加工的一种模式，是x、y、z三个移动轴再加上任意两个旋转轴，被认为是叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。而五轴机床也称作五轴加工中心，可以不改变工件在机床上的位置而对工件的不同侧面进行加工，可大大提高棱柱形零件的加工效率。

 五轴机床机械结构形式多种多样，但主要有以下几种形式：

相较于传统的三轴机床，五轴机床具有改善切削条件、避免刀具干涉、一次装夹、提高加工质量和效率、简化生产管理、缩短新产品研发周期等众多优势。

由于五轴机床系统价格昂贵，加之NC程序制作较难，使其难以“平民”化应用，但随着计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)系统取得了突破性发展，国产五轴机床取得了突破性发展。

　真假五轴

　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。

　判断其是否是真正的五轴机床和五轴数控系统，首先必须看其是否具备RTCP功能。

　RTCP，即Rotational Tool Center Point的缩写，字面意思是“旋转刀具中心”。RTCP具有以下特点：

　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。

　没有RTCP功能的机床，其插补运算对象是刀具旋转中心，即刀轴点，而开启了RTCP功能的机床，则变成了刀尖点，其加工效果区别如下图所示：

　RTCP的标定

　机械部件加工和装配，使得旋转轴与理论设计存在偏差。例如，理论上，双转台五轴机床的两个旋转轴通常设计成相交且垂直，之间不存在空间距离，但是在实际中，不一定相交，也不一定垂直。

　RTCP参数是描述五轴机床两个旋转轴相对位置的结构参数，五轴结构参数测量精度直接决定了 RTCP 功能的好坏，从而影响刀具中心点定位精度，因此五轴机床结构参数精密测量意义重大。

　传统手工测量存在如下缺陷及局限性：

　（1）难以测量两个旋转轴的轴线方向，默认两轴线与相应坐标轴平行且相互正交，这是手工测量方法的前提。但是在实际中，两轴线不一定与坐标轴平行，也不一定相互正交，此测量前提是无法保证的，这样便会带来测量误差。

　（2）双转台RTCP 结构参数测量时，要求主动轴能在正向或者负向旋转 90°，并非所有机床具备这个角度行程。

　（3）操作步骤繁琐，自动化程度低，测量结果好坏往往与机床测试人员经验有很大关系。

　为解决手工测量精度缺陷和使用局限性，最大限度实现测量的自动化和统一化，实现旋转刀具中心点精确控制，深圳众为兴的高性能轨迹运动控制卡ADT-09系列开发了一种RTCP拟合标定算法，通过测量模块中数据处理，能精确计算旋转轴轴线方向和偏移，改变了手动无法测量回转轴线方向和测量结果精度不足的局限，实现旋转刀具中心点的精确控制。

　ADT-09系列的RTCP模型也支持非正交的五轴机床结构，支持旋转轴线任意方向、两旋转轴轴线正交与非正交、相交与异面的各种情况。

△众为兴ADT-8969G1运动控制卡

　应用案例分享

　那么众为兴ADT-09系列运动控制卡，在具体的应用中，是如何发挥其RTCP功能的优势呢？

　一、当RTCP遇上视觉点胶

　如何实现手机中框倾斜任意角度的双工位、高精、高效点胶？

　通常，点胶工艺出于对胶量等因素的控制，其出胶口须与工件保持固定的高度，平面点胶只需保持Z轴高度的前提下，实现轨迹控制和胶阀控制即可，而遇到类似如下情形，则一筹莫展——

　ADT-09系列则经受住了这种考验，巧妙地利用了客户的视觉系统和激光测高系统，得出高精标定数据，配合螺距补偿、AC正交补偿等专门针对五轴设备的标定误差补偿功能，利用RTCP算法实现了手机中框倾斜任意角度的双工位、高精、高效点胶系统。

　二、当RTCP遇上Focal

　如何控制Focal激光测高仪跟随并等间隔采集手机轮廓？

　该项目使用5D RTCP算法控制Focal激光测高仪跟随并等间隔采集手机轮廓，5轴平台A轴分别在0°/45°姿态下，使Focal绕手机正表面轮廓扫描一周，3D模拟软件可以利用Focal采集数据拟合描绘实际采集的3D效果，以观察手机正面、侧面的平整度。