后置处理中RTCP的应用（下）

灵儿

书接上文
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为了说明跨象限问题的坐标象限原理图。图 中 X、Y 这 Z 轴正方向命名 为 / 一象 限 0, X 负方向、Y 和 Z 的正方向名为 / 二象限 0, 依此类推, 把欧几里德空间分成了八个象限。

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观察图 5 并且参考公式 ( 2)。当刀轴矢量位于 第四象限时, C 转角的计算公式为:

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当刀轴矢量位于第一象限时, C 转角的计算公式为:

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假设刀具轨迹中刀轴矢量方向在两个相邻时刻从第四象限运动到第一象限, 此时, 令:
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从第四象限运动到第一象限 S 并不会发生明显 的变化, 可是公式 ( 7)和 ( 8)的计算结果却相差非常 大 (一个是0b+ S, 一个是 360b- S ), 这就造成在刀 轴矢量跨象限运动的过程中, 发生 C 转角的大范围跳动, 在实际加工中会造成过切和碰撞现象, 这就是 跨象限问题。

RTCP功能

无论何种结构形式 的五轴机床, 都有一个共同的特点, 就是刀具中心和 旋转主轴头的中心都有一个距离 ( 参考图 6) , 这个距离称为枢轴中心距 ( p iv- o t) , 由于这个距离的存在, 使得五轴数控系统零件程 序的编制存在其特殊性, 那就是如果对刀具中心编 程的话, 转动坐标的运动将导致平动坐标的变化, 产 生了一个位移。通常消除这个位移有两种办 法, 一 种是 RTCP功能; 另一种就是在后置处理中添加这个 枢轴中心距 ( 这正是本文要讨论的软 RTCP功能 )。 如图 1所示是 RTCP 和 RPCP功能 的原理图。左边 是双摆头结构机床的主轴头, 右边是双转台形式的 机床原理图。图中的 M 代表主轴端到旋转中心的距 离, L 代表刀具的长度。

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按照 F ID IA 数控系统手册介绍, RTCP是五轴机 床刀具 旋转 中心 编程 ( Ro tation Around Too l C enter Po int)的简称 。该数控系统可 以在非 RTCP 模式 和 RTCP模式下进行编程。在非 RTCP模式下编程,要求机床的转轴中心长度正好等于书写程序时所考虑的数值, 任何修改都要求重新书写程序。而如果 启用 RTCP功能后, 控制系统会自动计算并保持刀具 中心始终在编程的 X YZ 位置上, 转动坐标的每一个运动都会被 X YZ 坐标的一个直线位移所补偿。了解了数控系统的 RTCP功能, 其实也就了解了 软 RTCP功能。其两者的本质都是一样的, 就是在工 件发生转动时, 用算法来补偿平动轴的位移。

如节 1所示, 在进行后置处理时, 当跨象限问题发生时, 本质上 是转角 C 发生了大 范围的变化, 此时, 可以应用RTCP原理, 在转角发生大范围变化时 (也就是跨象限问题发生时 ) , 人为的在两个相邻的 C 转角之间插入若干个线性变化的中间转角, 由此带

来的线性位移的变化利用 RTCP 功能进行补偿。这 样, 就解决了 C 转角大范围变化问题, 同时也能够完 成加工, 这就是软 RTCP功能。具体软 RTCP算法的 计算公式实际上正是公式 ( 6) , 只是式中的转角不在 依据式 ( 1)和公式 ( 2) , 而是在相邻 C 转角之间插入 的那些线性变化的转角。

加工轨迹插补是提高实际加工轨迹精确性的有效方法。其核心思想是提高加工轨迹所形成的曲线 中各采样点的密度, 并合理安排各采样点的位置坐 标。通过对轨迹线的分析, 计算出合理的采样点位 置和密度, 并 计算在加工过程中各驱动电机的驱动 速度和一个插补周期内刀具前进的尺寸。加工轨迹 插补算法设计的优劣直接关系到加工工件表面的光 滑程度和实际曲面和设计曲面之间的吻合度。而且 插补的速度也决定了驱动电机的前进速度和工件的 加工速度, 在加工过程中, 插补计算必须保持最高的 实时性。

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