RTCP、一次装夹、双转台……这是一份五轴应用说明书

在上一期中，我们分析了五轴机床的创造性夹紧策略，充分发挥设备优势（链接：燕尾夹具的升级，4柱燕尾夹具的长度）。选择五轴的原因是它是面对异形复杂零件高效、高质量加工问题的重要手段。

五面加工一次

五轴加工中心较大的特点是一次性夹具可以加工五个表面。即所谓的加工角度避免。如果是联动机床，C轴可无限旋转，A轴可以旋转130度左右。这些设备的特点使加工过程不受干扰。

这样做的好处是，一次夹具不仅可以完成加工，还可以避免多次夹具造成的重复定位误差。同时，一次夹具也节省了大量时间，提高了工作效率。它可以减少从产品到交付的时间和库存。

部分零件唯一的加工方法

目前也是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽车轮、大型柴油机曲轴等问题的唯一途径。

RTCP，在高端五轴数控系统中，RTCP即是Rotated Tool Center Point，也就是我们常说的刀尖跟随功能。

不仅仅是刀尖跟随

在五轴加工中，在追求刀尖轨迹和刀具与工件之间的姿势时，由于旋转运动，会产生额外的刀尖运动。数控系统的控制点通常与刀尖不一致，因此数控系统应自动纠正控制点，以确保刀尖按指令移动。

严格来说，RTCP功能用于双摆头结构，应用摆头旋转中心点进行补偿。RPCP该功能主要用于双转盘机床，以补偿工件旋转引起的线轴坐标的变化。事实上，这些功能是相同的，以保持刀具的中心点和刀具与工件表面的实际接触点不变。

在双转台五轴上RTCP功能

在双旋转工作台结构中，第四轴的旋转影响第五轴的姿态，第五轴的旋转不影响第四轴的姿态。第五轴是第四轴上的旋转坐标。

如上图所示，机床第四轴为A轴，第五轴为C轴。C轴转台上放置工件。当第四轴A轴旋转时，C轴的姿态也会受到影响，因为C轴安装在A轴上。同样，对于我们放在转盘上的工件，如果我们切割和编程刀具中心，旋转坐标的变化必然会导致直轴X、Y、Z坐标的变化产生相对位移。为了消除这一位移，机床必须补偿它，RTCP消除补偿产生的功能。

那么机床如何补偿这种偏移呢？接下来，让我们分析一下这种偏移是如何产生的。

众所周知，旋转坐标的变化会导致直轴坐标的偏移。因此，分析旋转轴的旋转中心尤为重要。对于双转台结构机床，C第五轴的控制点通常位于机床工作台的旋转中心。第四轴通常选择第四轴的中点作为控制点。

真假五轴分

为了实现五轴控制，数控系统需要了解第五轴控制点与第四轴控制点的关系。即初始状态(机床A、C轴0位置)，在原点第四轴旋转坐标系下，第五轴控制点的位置向量[U,V,W]。还需要知道A、C轴线之间的距离。双转台机床，如下图所示。

说到这里，你可以看到，有RTCP为了保持刀具中心始终处于被编程位置，功能性机床控制系统。在这种情况下，编程是独立的，与机床运动无关。在机床上编程时，不要担心机床运动和刀具长度，只考虑刀具和工件之间的相对运动。

如上图所示，不带RTCP在功能关闭的情况下，控制系统不考虑工具长度。工具在轴的中心旋转。刀尖将移出其位置，不再固定。

如上图，带RTCP当功能打开时，控制系统只改变刀具的方向，刀尖位置保持不变。X，Y，Z自动计算轴上必要的补偿运动。

我们常熟的假五轴机床在夹紧工件时需要确保工件在工作台旋转中心。对于操作人员来说，这意味着需要大量的夹紧矫正时间，精度无法保证。即使是分级加工，假五轴也要麻烦得多。真正的五轴只需要设置一个坐标系，只需要一把刀，就可以完成加工。

下图以NX以后处理编辑器设置为例，说明假五轴坐标变换：

如上图所示，假五轴依靠后处理技术来表示机床第四轴和第五轴的中心位置关系，以补偿旋转轴对直轴坐标的位移。它产生的CNC程序X、Y、Z不仅是编程的趋近点，还包括X、Y、Z轴上必要的补偿。这种处理不仅会导致加工精度不足，效率低下，而且生成的程序不通用，劳动力成本也很高。

本文介绍了车铣复合加工件、曲轴试制、差速器壳体改进三个案例：

产品加工时间有效缩减案例

这是一个关于车铣复合零件的案例。目前，交货只能在加工一天内完成。根据原加工方法，加工中心至少需要翻转三次，完成2~3天。

减少曲轴加工时间

这是关于曲轴试制工艺的改进：大型钢件属于定制零件，数量不多。根据以往的传统工艺，从锻件到成品大约需要两个月的时间。

但使用复合加工机只需要一个就可以成型，较后只需要放在曲轴磨床上完成较后一个工艺。

回避干涉的接近处理方法

这是一个加工差速器外壳的案例。以前车内球面的加工方案是使用特殊刀具，需要人工插入刀具，然后拉动刀架安装。

但如果使用五轴，可以直接使用普通刀具，设备可以自动插入，包括夹紧时间可以减少一半。

事实上，对于五轴机床来说，它只是我们实现加工结果的工具。重要的是，我们的过程决定了如何加工，并使用合适的工具来完成这个过程设置，以获得高质量的产品。