RTCP в высококлассных пятиосевых системах ЧПУ рассматривается как Rotated Tool Center Point, то есть, как широко известная функция слежения за точкой режущего инструмента.

                Система измерения с помощью штангенциркуля Renishaw Калибровочная стержневая система Diebold

Функция RTCP, по своей сути, в основном заключается в изменении порядка выполнения операций интерполяции.

При пятиосевой обработке, когда осуществляется управление траекторией точки режущего инструмента и ориентацией инструмента относительно заготовки, в результате вращательного движения возникает дополнительное движение этой точки. Контрольная точка, задаваемая системой ЧПУ, зачастую не совпадает с точкой режущего инструмента; поэтому система ЧПУ автоматически корректирует контрольную точку, чтобы обеспечить движение точки режущего инструмента по заданной программой траектории. В отрасли данную технологию также называют функциями TCPM, TCPC или RPCP. На самом деле все эти названия обозначают функции, по своей сути аналогичные RTCP: строго говоря, функция RTCP применяется на станках с двумя поворотными головками и реализует компенсацию за счёт перемещения центра вращения поворотной головки. В свою очередь, функция, подобная RPCP, преимущественно используется на станках с двумя поворотными столами и обеспечивает компенсацию изменений координат прямолинейных осей, вызванных вращением заготовки. По сути, все эти функции преследуют одну и ту же цель — сохранить неизменным центр инструмента и фактическую точку контакта инструмента с поверхностью заготовки.

Станки, оснащённые технологией RTCP (так называемые в отрасли «настоящие пятиосевые станки»), позволяют оператору не производить точного совмещения заготовки с осью поворотного стола — достаточно произвести её произвольное закрепление, а станок автоматически компенсирует смещение, что значительно сокращает вспомогательное время и одновременно повышает точность обработки. При этом постпроцессинг выполняется просто: достаточно выдать координаты точки режущего инструмента и соответствующие векторы. С точки зрения механической конструкции пятиосевые станки с ЧПУ в основном имеют такие варианты исполнения, как двойная поворотная головка, двойной поворотный стол, а также комбинация одной поворотной головки и одного поворотного стола.

Рассмотрим на примере высококлассной пятиосевой системы ЧПУ с двумя поворотными столами подробное описание функции RTCP.

В пятиосевом станке вводятся понятия четвёртой и пятой осей: в конструкции с двумя поворотными столами вращение четвёртой оси влияет на ориентацию пятой оси, тогда как вращение пятой оси не может влиять на ориентацию четвёртой оси. Пятая ось представляет собой угловую координату вращения относительно четвёртой оси.

Как показано на рисунке выше, четвёртая ось станка — это ось A, а пятая — это ось C. Обрабатываемая деталь устанавливается на поворотном столе оси C. Когда вращается ось A (четвёртая ось), поскольку ось C монтируется на оси A, ориентация оси C также изменяется. Аналогично, если мы программируем обработку с учётом центра инструмента для детали, установленной на поворотном столе, то изменения координат вращения неизбежно приведут к изменению координат прямолинейных осей X, Y и Z, что вызовет относительное смещение. Чтобы компенсировать это смещение, станок должен выполнить соответствующую коррекцию; функция RTCP как раз и предназначена для устранения такой коррекции.

Так как же станок компенсирует этот сдвиг? Далее мы рассмотрим, как именно возникает этот сдвиг.

Как было отмечено выше, мы все знаем, что смещение координат прямолинейных осей обусловлено изменением системы вращающихся координат. Поэтому особенно важно проанализировать центр вращения поворотной оси. В станках с двумя поворотными столами точкой управления осью C — то есть пятой осью — обычно является центр вращения рабочего стола станка, тогда как для четвёртой оси в качестве точки управления чаще всего выбирают середину осевой линии этой оси.

Для реализации пятиосевого управления числовым программным управлением необходимо знать взаимосвязь между точкой управления пятой осью и точкой управления четвёртой осью, то есть в исходном состоянии (при нулевом положении осей A и C станка) в системе координат вращения четвёртой оси, где точка управления четвёртой осью является началом координат, — это вектор положения точки управления пятой осью [U, V, W]. Кроме того, требуется также знать расстояние между осями A и C. Для станков с двумя поворотными столами пример приведён на следующем рисунке.

Как видно, на станках с функцией RTCP система управления обеспечивает постоянное нахождение центра инструмента в запрограммированном положении. В этом случае программирование осуществляется независимо от движения станка — оно не связано с его движением. При программировании на станке вам не нужно учитывать движение станка и длину инструмента; всё, что требуется, — это задать относительное движение между инструментом и заготовкой. Остальную работу выполнит система управления. Например:

Как показано на рисунке выше, при отключённой функции RTCP система управления не учитывает длину инструмента. Инструмент вращается вокруг оси центра. Наконечник инструмента смещается из своего исходного положения и перестаёт быть зафиксированным.

Как показано на рисунке выше, при включённой функции RTCP система управления изменяет только направление инструмента, тогда как положение режущей кромки остаётся неизменным. Необходимые компенсационные перемещения по осям X, Y и Z автоматически учитываются в расчётах.

А как же решается проблема смещения координат прямолинейных осей на пятиосевых станках и ЧПУ-системах, не оснащённых RTCP? Как известно, сегодня многие отечественные пятиосевые станки и системы относятся к категории «ложных пятиосевых»; под этим термином понимают станки, не имеющие функции RTCP. Различие между «настоящими» и «ложными» пятиосевыми станками определяется не по внешнему виду и не по тому, осуществляется ли одновременное движение всех пяти осей — ведь даже ложные пятиосевые станки способны выполнять пятиосевое совместное движение. Главное отличие заключается в том, что у них отсутствует алгоритм RTCP, характерный для настоящих пятиосевых станков; следовательно, при программировании на таких станках необходимо учитывать длину вылета шпинделя и положение поворотного стола. Это означает, что при работе с ложными пятиосевыми ЧПУ-системами и станками требуется заранее планировать траекторию инструмента с помощью CAM-программирования и постпроцессинга.

При замене станка или режущего инструмента для одного и того же детали необходимо заново выполнять CAM-программирование и постобработку. Кроме того, при обработке на условном пятиосевом станке при установке заготовки требуется обеспечить её расположение в центре поворота рабочего стола; для оператора это означает значительные затраты времени на установку и юстировку, а точность при этом не гарантируется. Даже при выполнении делительной обработки условный пятиосевой станок требует гораздо больше усилий. В то время как на настоящем пятиосевом станке достаточно задать одну систему координат и произвести лишь один развод инструмента — и обработка будет завершена.

«Условный пятиосевой режим» основан на использовании постпроцессинга: путём задания взаимного положения центров четвёртого и пятого осей станка осуществляется компенсация смещений координат прямолинейных осей, вызванных вращением этих осей. В результате генерируемый ЧПУ-программный код содержит не только точки подхода, но и необходимые поправки для осей X, Y и Z. Такой подход приводит к недостаточной точности обработки, низкой производительности, отсутствию универсальности генерируемых программ и значительным трудозатратам. Кроме того, поскольку параметры поворота у каждого станка различаются, для каждого из них требуется соответствующий файл постпроцессинга, что создаёт серьёзные неудобства в производственном процессе. Вдобавок программы, сформированные в «условном пятиосевом режиме», невозможно изменить, а ручное программирование на пятиосевом станке практически невозможно.

В то же время, из‑за отсутствия функции RTCP многие производные продвинутые пятиосевые функции, такие как компенсация инструмента в пяти осях, становятся недоступными. На самом деле для пятиосевого станка это всего лишь инструмент, позволяющий добиться требуемого результата обработки — нет здесь никакого «настоящего» или «ненастоящего». Главное заключается в том, что именно наша технологическая схема определяет выбор способа обработки; при этом, по сравнению с этим, «настоящий» пятиосевой станок обладает более высокой стоимостной эффективностью.