? ? ? ?機(jī)床是一個國家制造業(yè)水平的象征,而代表機(jī)床最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。由于在航空、軍事、精密器械等高端制造領(lǐng)域的重要應(yīng)用,所以對于一個國家而言,五軸聯(lián)動機(jī)床具有戰(zhàn)略意義。
什么是五軸加工?
五軸加工,顧名思義是數(shù)控機(jī)床加工的一種模式,是x、y、z三個移動軸再加上任意兩個旋轉(zhuǎn)軸,被認(rèn)為是葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等加工的唯一手段。而五軸機(jī)床也稱作五軸加工中心,可以不改變工件在機(jī)床上的位置而對工件的不同側(cè)面進(jìn)行加工,可大大提高棱柱形零件的加工效率。
? ? ? 五軸機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)形式多種多樣,但主要有以下幾種形式:
相較于傳統(tǒng)的三軸機(jī)床,五軸機(jī)床具有改善切削條件、避免刀具干涉、一次裝夾、提高加工質(zhì)量和效率、簡化生產(chǎn)管理、縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期等眾多優(yōu)勢。
由于五軸機(jī)床系統(tǒng)價格昂貴,加之NC程序制作較難,使其難以“平民”化應(yīng)用,但隨著計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)取得了突破性發(fā)展,國產(chǎn)五軸機(jī)床取得了突破性發(fā)展。
? ? ? ?真假五軸
一臺數(shù)控機(jī)床有五個聯(lián)動軸并不能就此簡單地稱之為五軸機(jī)床,同樣,一套數(shù)控系統(tǒng)能控五個軸,也不能就此聲稱為五軸數(shù)控系統(tǒng)。
判斷其是否是真正的五軸機(jī)床和五軸數(shù)控系統(tǒng),首先必須看其是否具備RTCP功能。
RTCP,即Rotational Tool Center Point的縮寫,字面意思是“旋轉(zhuǎn)刀具中心”。RTCP具有一下特點(diǎn):
1.針對刀具的實(shí)際切削點(diǎn)執(zhí)行進(jìn)給控制;
2.針對五個軸的前瞻控制;
3.可處理垂直、傾斜和存在偏心的銑頭;
4.“虛擬主軸”:將某個軸定向到刀具軸線上執(zhí)行鉆削和回退操作;
5.針對五軸的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和(或)坐標(biāo)變換;
6.參考坐標(biāo)系(G194)的旋轉(zhuǎn):應(yīng)用于加工程序以及那些來自JOG或手輪的運(yùn)動。
? ? ? ?沒有RTCP功能的機(jī)床,其插補(bǔ)運(yùn)算對象是刀具旋轉(zhuǎn)中心,即刀軸點(diǎn),而開啟了RTCP功能的機(jī)床,則變成了刀尖點(diǎn),其加工效果區(qū)別如下圖所示:
RTCP的標(biāo)定
機(jī)械部件加工和裝配,使得旋轉(zhuǎn)軸與理論設(shè)計存在偏差。例如,理論上,雙轉(zhuǎn)臺五軸機(jī)床的兩個旋轉(zhuǎn)軸通常設(shè)計成相交且垂直,之間不存在空間距離,但是在實(shí)際中,不一定相交,也不一定垂直。
RTCP參數(shù)是描述五軸機(jī)床兩個旋轉(zhuǎn)軸相對位置的結(jié)構(gòu)參數(shù),五軸結(jié)構(gòu)參數(shù)測量精度直接決定了 RTCP 功能的好壞,從而影響刀具中心點(diǎn)定位精度,因此五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)精密測量意義重大。
傳統(tǒng)手工測量存在如下缺陷及局限性:
?。?)難以測量兩個旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向,默認(rèn)兩軸線與相應(yīng)坐標(biāo)軸平行且相互正交,這是手工測量方法的前提。但是在實(shí)際中,兩軸線不一定與坐標(biāo)軸平行,也不一定相互正交,此測量前提是無法保證的,這樣便會帶來測量誤差。
?。?)雙轉(zhuǎn)臺RTCP 結(jié)構(gòu)參數(shù)測量時,要求主動軸能在正向或者負(fù)向旋轉(zhuǎn) 90°,并非所有機(jī)床具備這個角度行程。
?。?)操作步驟繁瑣,自動化程度低,測量結(jié)果好壞往往與機(jī)床測試人員經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。
為解決手工測量精度缺陷和使用局限性,最大限度實(shí)現(xiàn)測量的自動化和統(tǒng)一化,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn)精確控制,深圳眾為興的高性能軌跡運(yùn)動控制卡ADT-09系列開發(fā)了一種RTCP擬合標(biāo)定算法,通過測量模塊中數(shù)據(jù)處理,能精確計算旋轉(zhuǎn)軸軸線方向和偏移,改變了手動無法測量回轉(zhuǎn)軸線方向和測量結(jié)果精度不足的局限,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn)的精確控制。
ADT-09系列的RTCP模型也支持非正交的五軸機(jī)床結(jié)構(gòu),支持旋轉(zhuǎn)軸線任意方向、兩旋轉(zhuǎn)軸軸線正交與非正交、相交與異面的各種情況。
△眾為興ADT-8969G1運(yùn)動控制卡
應(yīng)用案例分享
那么眾為興ADT-09系列運(yùn)動控制卡,在具體的應(yīng)用中,是如何發(fā)揮其RTCP功能的優(yōu)勢呢?
? ? ? ?一、當(dāng)RTCP遇上視覺點(diǎn)膠
如何實(shí)現(xiàn)手機(jī)中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點(diǎn)膠?
通常,點(diǎn)膠工藝出于對膠量等因素的控制,其出膠口須與工件保持固定的高度,平面點(diǎn)膠只需保持Z軸高度的前提下,實(shí)現(xiàn)軌跡控制和膠閥控制即可,而遇到類似如下情形,則一籌莫展——
ADT-09系列則經(jīng)受住了這種考驗(yàn),巧妙地利用了客戶的視覺系統(tǒng)和激光測高系統(tǒng),得出高精標(biāo)定數(shù)據(jù),配合螺距補(bǔ)償、AC正交補(bǔ)償?shù)葘iT針對五軸設(shè)備的標(biāo)定誤差補(bǔ)償功能,利用RTCP算法實(shí)現(xiàn)了手機(jī)中框傾斜任意角度的雙工位、高精、高效點(diǎn)膠系統(tǒng)。
二、當(dāng)RTCP遇上Focal
如何控制Focal激光測高儀跟隨并等間隔采集手機(jī)輪廓?
? ? ??該項(xiàng)目使用5D RTCP算法控制Focal激光測高儀跟隨并等間隔采集手機(jī)輪廓,5軸平臺A軸分別在0°/45°姿態(tài)下,使Focal繞手機(jī)正表面輪廓掃描一周,3D模擬軟件可以利用Focal采集數(shù)據(jù)擬合描繪實(shí)際采集的3D效果,以觀察手機(jī)正面、側(cè)面的平整度。