近年來五軸聯動數控加工中心在各領域得到了越來越廣泛的（de）應用。在實（shí）際應用中，每當人們碰見異（yì）形複雜零件高效、高質量加工難題（tí）時，五軸聯動技術無疑是解決這類問題的重要（yào）手段。越來越多的廠（chǎng）家傾向於尋找五軸設備來滿足高效率（lǜ）、高質（zhì）量的加工（gōng）。但是，你真的足夠了解五軸加工嗎？
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五軸機床的機械結構（gòu）形式
想要真正的了（le）解五軸加（jiā）工，首先我們要讀懂什麽是五軸機床。五軸機床（5 Axis Machining），顧名思義，是指在X、Y、Z，三根常見的（de）直線軸（zhóu）上加上兩根旋轉軸。A、B、C三軸中的兩個旋轉軸具有不同的運動方式，以（yǐ）滿足（zú）各類產品的技術需求。
而在（zài）5軸加工中心的機械設計上，機床製造商始終堅持不懈地致力於（yú）開發（fā）出新的運（yùn）動模式，以滿足各種要求。綜合目前市場上各類五（wǔ）軸機（jī）床，雖然（rán）其機械（xiè）結構（gòu）形式多種多樣，但是主（zhǔ）要有以下幾種形式：
1. 兩個轉動（dòng）坐標直接控製刀具軸（zhóu）線的方（fāng）向（雙擺頭形式）。
2. 兩個坐標軸在刀（dāo）具（jù）頂端，但是（shì）旋轉軸不（bú）與直（zhí）線軸垂（chuí）直（俯垂型擺頭式）。
3. 兩個轉動坐標直接控製空間的（de）旋轉（雙轉台形式）。
4. 兩個坐標軸在工作台（tái）上，但是旋轉軸不與直線軸垂直（俯垂型工作台式）。
5. 兩個轉動坐標一個作（zuò）用在刀具上，一個作用在工件上（一擺一轉形式）。
*術語：如果旋（xuán）轉軸不與直線軸相（xiàng）垂直，則被認為是一根俯垂型軸。
看過這些結構（gòu）的五軸機床，我相信我們應（yīng）該明白了五軸機床什麽在運動，怎樣運動。可是（shì），這麽多（duō）樣化的機床結構（gòu），在加工時究竟能展現出哪些特點呢？與傳統的三軸機床相比，又有哪些優勢呢？接（jiē）下來就讓我們來看看五軸機床有哪些發光點。
02五軸加工的眾多優點
說起五軸機床的特點，就要和傳（chuán）統的（de）三軸（zhóu）設備（bèi）來比較。生產中三軸加工設備比較常見，有立（lì）式、臥式及龍門等幾種形式。常見的加工方法有立銑刀端刃加工（gōng）、側刃加工。球頭刀的仿形加工等等。但無論哪種形式和方法都有著一個共同的特點，就是在加工（gōng）過程中刀軸方向始終保持不變，機床隻能通（tōng）過X、Y、Z三個線性軸的插補來實現刀具在空間直角坐（zuò）標係中的運動。所以，在麵對下麵這些產品（pǐn）時，三軸機床效率低、加工表麵質量（liàng）差甚（shèn）至無法加工的弊（bì）端就暴露出來了。
與三軸數控加（jiā）工設備相比，五聯動數控機床有以下優點：
1. 保持刀具***佳切（qiē）削狀態，改善切削條件
如上圖，在左圖中三軸切削方式，當切削刀具向頂端或工件邊緣移動時，切削狀態逐漸變差。而要在此處也保持***佳切削狀態，就需要旋轉工作台（tái）。而如果我們要完整加工一個不規則平麵，就必須將工作台以不同方向旋轉（zhuǎn）多次。可以看（kàn）見，五軸機床還（hái）可以避免球（qiú）頭銑（xǐ）刀中心點線速度為0的情（qíng）況，獲得更好的表麵質量（liàng）。
2. 有效避免刀具幹涉
3. 減少裝夾次數，一次裝夾完成五麵加工（gōng）
如上圖可以看出五軸（zhóu）加工中心還可以減少基準轉換，提高加工精度。在實際加工（gōng）中，隻需一次裝夾，加（jiā）工精度更容易得到保證。同時五（wǔ）軸加工中心由於過程鏈的縮短和設備數量的（de）減少，工（gōng）裝夾具數量（liàng）、車間占地麵積和設備維護費用也隨之減少。這意味著您可以用更少的夾（jiá）具，更少的廠房麵積（jī）和（hé）維護費用，來完成更高效更高質量的加工！
4. 提高加工質量和效率
如圖，五軸機床（chuáng）可以采用刀具（jù）側刃切削，加工效率更高。
5. 縮（suō）短生（shēng）產過程鏈，簡化（huà）生產管理
五軸數控機（jī）床的完整（zhěng）加（jiā）工大大縮短了生產過程鏈，可以使生產管理和計劃調（diào）度簡化（huà）。工件越複雜，它相對傳統工序（xù）分散的生產方法的優勢就越明顯。
6. 縮短新產品研（yán）發周期
對於航空航天、汽車等（děng）領域的企業，有的新產（chǎn）品零件及成（chéng）型模具形狀很複（fù）雜，精度（dù）要求也很高，因此具備高（gāo）柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五軸數控加工中心可以很好地解決新產（chǎn）品（pǐn）研發過程中複雜零件加工的（de）精度和周期問題，大大縮短研（yán）發周期和（hé）提高新產品的成功率。
綜上所述，五軸機床實在是有太（tài）多（duō）太多優點，但是五軸機床刀具姿態控製（zhì），數控係統，CAM編程和後處理都要比三軸機床複雜（zá）的多！同時，我們說到五（wǔ）軸機床（chuáng），就不得不說真假五軸的問題，我們（men）都知道真假五軸***大的區別在於RTCP功（gōng）能，然而何（hé）謂RTCP，它（tā）是怎麽產生的（de）又該如何應用？下麵我們就結（jié）合機床結構和編程後處理（lǐ）來具體了解一下RTCP，了解他的真正麵目。
03
關於RTCP
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RTCP，在高檔（dàng）五軸數控係統裏，認為RTCP即是Rotated Tool Center Point，也（yě）就是我們（men）常（cháng）說的刀尖點（diǎn）跟隨（suí）功能。在五（wǔ）軸加工中，追（zhuī）求刀尖點軌跡及刀具與工件間的姿態時（shí），由於回（huí）轉運（yùn）動，產生刀尖點的附加運動。數控係統控製點往往與刀尖點不重合，因此數控係統要自動修正控製點，以保證刀尖點按指令既定軌跡運動。業內也有（yǒu）將此技術稱為TCPM、TCPC或者RPCP等功（gōng）能。其實這些稱呼的功能定義都與RTCP類似，嚴格意義上來說，RTCP功能是用在雙擺頭結構上（shàng），是應用擺頭旋轉中心點來進行補償。而類似於RPCP功能主要是應用在雙轉台形式的機床上，補償的是由於工件旋轉所造成的的直線軸坐（zuò）標的（de）變化。其實這（zhè）些功能殊途同歸，都是為了保（bǎo）持刀具中心點和刀具與工件表麵的實際接觸點不（bú）變。所以（yǐ）為了表（biǎo）述方便，本文統一此（cǐ）類技術為RTCP技術。
那麽RTCP功能是怎麽產生的呢？多年以前，在五軸機床剛（gāng）普及市場的（de）時候，RTCP概念被機床廠家大肆宣傳。彼時RTCP功能更（gèng）像是為技術而技術的噱頭，更多人是對其（qí）技術本身的熱衷和炒（chǎo）作。其實RTCP功能正好相反，它不光（guāng）是一項好技術（shù），更是（shì）一項能為客戶帶（dài）來效益和創造價（jià）值的好技（jì）術。擁有RTCP技術的機床（也就是國內所說的真（zhēn）五軸機床），操作（zuò）工不必把工件******的和轉台軸心線對齊（qí），隨便裝夾，機（jī）床自動補償偏移，大大減少輔助時間，同時提高加工精度。同時後處理製作簡單，隻要輸出刀尖點坐標和矢量就行了。像我們之（zhī）前說的那樣（yàng），在機械結構（gòu）上，五軸數控機床主要有雙擺頭、雙轉台（tái）、一（yī）擺一轉等結構。
下文我們將以雙轉台高檔五軸數控係統為例，詳細介紹一下RTCP功能。
在五（wǔ）軸機床中（zhōng）定義第四軸和第（dì）五軸的概念：在雙（shuāng）回轉工作台（tái）結構中第四軸的轉動（dòng）影響到第五軸的姿態，第五軸的（de）轉動無法影響第四軸的姿態。第五軸為在第四軸上的回轉坐標。
好了，看完定義說（shuō）明我們來解釋一下。如上圖所示，機床第（dì）4軸為A軸，第5軸為C軸。工件擺放在C軸轉台上。當第4軸A軸旋轉時，因為C軸安裝在A軸上，所以C軸（zhóu）姿態也會受到影響。同理，對於我們放在轉台上麵的工件，如果我們對刀具中（zhōng）心切削編程的話，轉動坐標的變化勢必會導致直線軸X、Y、Z坐標的變化（huà），產生（shēng）一個相對的（de）位移。而為了消除這一段位移，勢必機床要對其進行補償，RTCP就是為了（le）消除這個補償而產生的功能（néng）。
那麽機床如何對這段偏移（yí）進行補償呢？接下（xià）來我們就來分析一下這段偏移是怎麽產生的。
根據前文，我們都知道是由於旋轉坐標的變化（huà）導致了直線軸坐標的（de）偏移。那麽分析旋轉軸的旋（xuán）轉中心（xīn）就顯得尤為重要。對於雙轉台結構機床，C軸也就是第5軸的控製（zhì）點通常在機床工作台（tái）麵的回轉中心。而第4軸通常選擇第四軸軸線的（de）中點作為控製點。
數控係統為了實現五軸控製，需要知（zhī）道第5軸控製點與第四軸控製點之間的關係。即初始狀態（機床A、C軸0位置），第四軸（zhóu）控製點為原點的第四（sì）軸旋（xuán）轉坐標係下，第五（wǔ）軸（zhóu）控（kòng）製點（diǎn）的位置向量[U,V,W]。同時（shí）還需要知道A、C軸軸線之（zhī）間的距離。對於（yú）雙轉台機床，舉例如下圖所示。
講到這裏，大家可以看出，對於有RTCP功能的（de）機床，控製（zhì）係統為（wéi）保（bǎo）持刀具中心始終在（zài）被編程的位置上（shàng）。在這種情況下（xià），點擊領取資料編程是獨立的，是與機床運動無關的編程。當您在機床上編（biān）程時，不用（yòng）擔心機床運動和刀具長度，您所需（xū）要考慮的隻是刀具和工件（jiàn）之（zhī）間的相對運動。餘下的工作控製係統將為（wéi）您完成。舉個例子：
如上圖（tú），不帶RTCP功能關（guān）的情況下（xià），控製（zhì）係（xì）統不考慮刀具長度。刀具圍（wéi）繞軸的中心旋轉（zhuǎn）。刀尖將移出其所（suǒ）在位置，並不再固定。
如上圖，帶RTCP功（gōng）能開的情況下，控製係統隻改變刀具方向，刀尖位置仍保持不變。X，Y，Z軸上必要的補償運動已被自動計算進去。
而對於不具備RTCP的五軸機床和數控（kòng）係統是怎麽解決直線軸坐標偏移這個問（wèn）題呢？我們知道現（xiàn）在國內很多（duō）五軸（zhóu）數控機床和係（xì）統都屬於假五軸，所謂（wèi）假五軸，其實就是指不帶RTCP功能的（de）機床。真假（jiǎ）五軸，既不是看長相也不是看五個軸是否聯（lián）動，要知道假五軸（zhóu）也可以做五軸聯動。假五軸的區別主要在於其沒有真五軸RTCP算法，也就（jiù）是說假五（wǔ）軸編程（chéng）需要考慮主軸的擺長及旋轉工作台的位（wèi）置。這就意味（wèi）著用假五（wǔ）軸數控係統和機床編（biān）程時，必須（xū）依靠CAM編程和後處理技術，事先規劃好刀路。
同樣一個零件，機床換了或者刀具換了，都必須重（chóng）新進行CAM編程和後處理。並且假五軸機床在裝夾工件時（shí）需要（yào）保證工件在（zài）其工作台回轉中心位置，對操作者來說，這意味著需要大量的裝夾找正時間，且精度得不（bú）到保證。即使是做分度加工，假（jiǎ）五軸也麻煩很多。而真五軸隻需（xū）要設置一個坐標（biāo）係，隻需要一次對刀，就（jiù）可以完成加工。
下圖以NX後處理編（biān）輯器設置為例，說明假五軸的坐標（biāo）變換：
如上圖，假五軸是依（yī）靠後處理技術，將機床（chuáng）第四軸和第五軸中心位置關係表明，來補償旋轉軸對直線軸坐標的位（wèi）移。其生成的CNC程序X、Y、Z不僅僅是編程趨近（jìn）點（diǎn），更是（shì）包含了X、Y、Z軸（zhóu）上必要的補償。這樣處理的（de）結果不僅會導致加工精度不足，效率低下，所生成的（de）程序不具有通用性，所需（xū）人力成本也很高。同時由於每台機床的回轉（zhuǎn）參數不同，都要（yào）有對應的（de）後處理文（wén）件，對於生產也會造成極大的不便。再（zài）者假五軸其生（shēng）成程序（xù）無法改動，實現手工五軸編程基本沒有可能。同時因為沒有RTCP功（gōng）能，其衍生的眾多五軸（zhóu）高級功能都無法（fǎ）使用，比如五軸刀補功能等。其實對於五軸機床來說，它（tā）隻（zhī）是我們為了實現加工結果的工具，並無真假之分。重要的是我們的工藝決（jué）定了選用什麽方式加（jiā）工，相對（duì）而（ér）言，真五軸機床性價比更高。
其生成程序無法改動，實現手工五軸編程基本沒有可能。同時因為沒有RTCP功（gōng）能，其（qí）衍生的眾多五軸高級（jí）功能都無法（fǎ）使用（yòng），比如（rú）五軸刀補功能等。其實對於五軸機床（chuáng）來說，它隻（zhī）是我們為了實現加工結果的工（gōng）具，並無真（zhēn）假之分。重要的是我們（men）的工藝（yì）決定了選用什麽方式加工，相對而言（yán），真五軸機床性價比更高。
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