FAGOR五轴联动数控系统RPCP功能实现及应用

0 引言

　　五轴联动加工中心是实现异形复杂零件高效、高质量的重要加工手段。伴随着加工精度及加工速度不断提升，五轴数控系统也发展了许多新功能，比较典型如：三维空间刀具半径补偿、三维曲线的样条插补功能、RTCP\RPCP功能¨1等。由于RTCP\RPCP功能可大幅简化数控编程，提高加工质量及效率，因此RTCP\RPCP功能对于提高航空航天、军工和模具制造等行业五轴加工应用水平具有重要的应用价值。

　　针对RTCP/RPCP技术的研究工作主要集中在后置处理、仿真分析、干涉检查及相关算法研究，针对RPCP研究方面文献较少。过去，由于发达国家在五轴联动加工技术对我国实行封锁，因此导致部分进口到国内的机床缺失RTCP\RPCP功能。相关应用案例比较匮乏。本文以SP-5000加工中心为例，系统阐述以FAGOR为代表的5轴数控系统改造过程，通过典型零件加工实例，验证改造方案的合理性，并通过与没有RPCP功能对比，证明改造后具备RPCP功能机床性能优越性。

1 RTCP\RPCP功能简介

　　1.1 五轴机床结构形式

　　五轴机床的结构主要有三种形式：一是刀具随主轴做2轴摆动，包括AC双摆(头)和AB双摆(头);二是工件随工作台做2轴转动，包括AC双转台和BC双转台;三是主轴做日轴单摆，工件随工作台做C轴或A轴单轴转台转动。无论何种机械结构，都不能决定5轴系统是“真5轴”还是“假5轴”，5轴联动能力取决于数控系统软件。

　　1.2 RTCP、RPCP功能

　　RTCP(Rotation Around Tool Center Point)是5轴机床刀具旋转中心编程的简称。非RTCP功能依靠cam/" title="CAM软件">CAM软件来规划刀心轨迹和切削速度，RTCP功能的运行可以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;而对于具有RTCP功能的数控系统，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，直接编程刀具中心的轨迹，而不需考虑转轴中心，使系统自动对旋转轴的运动进行补偿，以确保刀具中心点在插补过程中始终处在编程轨迹上。如图1所示。

　　图1 RTCP与非RTCP功能对比

　　RPCP功能的定义与上面类似，是五轴机床工件旋转中心编程(Rotation Around Part Center Point)的简称，其意义同RTCP功能类似，不同的是该功能是补偿工件旋转所造成的平动坐标的变化。

　　RTCP功能主要是应用在双摆头结构形式的机床上，而RPCP功能主要是应用在双转台形式的机床上。SP-5000属于第二种AC双转台加工中心，所以本文研究的是FAGOR数控系统的RPCP功能。