多軸聯(lián)動技術(shù)應(yīng)用前沿

隨著消費(fèi)市場的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對工業(yè)產(chǎn)品的工藝性要求不斷提高，如今消費(fèi)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)中越來越多的融入復(fù)雜曲面的元素，復(fù)雜曲面加工已經(jīng)開始向各行各業(yè)普及，比如汽車模具、金屬手機(jī)外殼、筆記本電腦外殼等。

此外在航空航天、能源、軍工等高端領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷迭代更新，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也越來越高，同時(shí)對零件精度要求也越來越高。例如葉輪、葉片、航空航天結(jié)構(gòu)件等。

隨著零件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，多軸加工技術(shù)成為高性能零件的加工所必不可少的核心技術(shù)。另外，隨著加工中心朝著柔性化，集成化的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)多通道控制技術(shù)也成為高端數(shù)控系統(tǒng)必不可少的功能。

德上公司多軸聯(lián)動技術(shù)

五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中包括三個(gè)移動軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，通過五軸聯(lián)動可以對刀具的位置和姿態(tài)進(jìn)行同步控制，可以使刀具在加工時(shí)始終保持最佳的切削狀態(tài)并有效避免加工干涉，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。在航空航天、船舶、汽車制造等國家重點(diǎn)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。

刀具中心控制 是五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)極其重要的功能。該功能可以直接編程刀具中心點(diǎn)的軌跡，使得數(shù)控程序獨(dú)立于具體的機(jī)床結(jié)構(gòu)，數(shù)控系統(tǒng)會自動計(jì)算并保持刀具中心始終在編程軌跡上，由旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動引起的非線性誤差都會被直線軸的運(yùn)動所補(bǔ)償。五軸機(jī)床不具備該功能時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動時(shí)刀具圍繞旋轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)，刀具中心點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中發(fā)生變化。

RTCP功能自動補(bǔ)償了旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動造成刀具中心點(diǎn)與工件的偏移量，這就使得多軸數(shù)控編程時(shí)可以只關(guān)注刀具在工件坐標(biāo)系下的軌跡。事實(shí)上CAM系統(tǒng)在生成刀具軌跡時(shí)，都只是規(guī)劃了刀具相對于工件的運(yùn)動，而在CAM系統(tǒng)后置處理時(shí)，才會考慮機(jī)床運(yùn)動學(xué)。后置處理生成的NC指令已經(jīng)是離散后的刀位點(diǎn)。數(shù)控系統(tǒng)在無RTCP的模式下執(zhí)行這些NC指令時(shí)，刀位點(diǎn)之間的軌跡因?yàn)樾D(zhuǎn)軸的影響會產(chǎn)生非線性的偏差（圖1）。但是在開啟RTCP模式下執(zhí)行NC指令時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)能計(jì)算并補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)軸所帶來的影響，保證刀具中心點(diǎn)在指令軌跡上（圖2）。因此RTCP功能可以有效減少程序段之間的幾何誤差

同樣，RTCP功能也能讓刀具軸線在工件坐標(biāo)系中保持在指令軌跡上。高級的RTCP功能支持刀具矢量編程，使得刀位點(diǎn)之間的刀具矢量之間按照指定的形狀（平面，錐面等）進(jìn)行插補(bǔ)（圖3）。這種方式在側(cè)銑加工時(shí)非常有效，能顯著提升側(cè)銑質(zhì)量。

另外，由于RTCP實(shí)現(xiàn)了工件坐標(biāo)系下刀具軌跡的插補(bǔ)，所以RTCP功能同樣能實(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)系下的速度規(guī)劃，在對刀具線速度要求較高的工藝中，RTCP功能保證了切削速度的精準(zhǔn)可控，使得刀具可以保持在最優(yōu)的切削參數(shù)下，提升刀具使用壽命。

從應(yīng)用需求上，我們的技術(shù)可以滿足并行控制和同步控制的要求。

多軸并行控制

并行控制時(shí)，多個(gè)通道的物理運(yùn)動單元都是相互獨(dú)立的，只有在偶爾需要進(jìn)行通道間同步時(shí)才進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通常這種同步的實(shí)時(shí)性要求并不高。當(dāng)單個(gè)通道發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)通道依然可以繼續(xù)工作。

多軸同步控制

多通道控制技術(shù)可以使得用戶同時(shí)指定多個(gè)程序，并可以在多個(gè)程序之間進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的復(fù)雜控制。相比于兩臺獨(dú)立的機(jī)床之間的協(xié)同，多通道之間的信息傳遞更直接，只需要在控制器內(nèi)部完成，而不需要經(jīng)過外部的I/O設(shè)備。這種優(yōu)勢使得多通道同步可以建立更高效、更穩(wěn)定的同步關(guān)系。