第5期 2016年5月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)05003904
D0I:10. 13462/j- cnki. mmtamt. 2016. 05. 011
摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究
唐清春，黎国强，刘谦，马仲亮
（广西科技大学工程训练中心，广西柳州545006）
No.5 May2016
摘要：在五轴数控机床加工中，由于旋转运动的影响，机床各轴线性插补的合成运动会使实际刀位运动偏离编程直线，造成编程直线和机床实际运动轨迹之间产生了误差，该误差被称为非线性误差。在对摆头转台五轴数控机床运动求解进行研究的基础上，基于机床的运动求解模型，分析了五坐标加工中的非线性误差的数学模型，提出了一种RTCP功能的插补算法，并通过MATLAB实例仿真验
证该RTCP算法可以有效减小非线性误差，显著提高加工精度。关键词：非线性误差；运动求解；RTCP
中图分类号：TH161;TG659
文献标识码：A
Research of RTCP Algorithm for Five-axis NC Machine Tool with Table-rotating
TANG Qing-chun, LI Guo-qiang, LIU Qian, MA Zhong-liang
(Engineering Training Center, Guangxi University of Science and Technology , Liuzhou Guangxi 545006, Chi-na)
Abstract : Because of the influence of the rotary kinematics, the movement of rotary axis brings to non-line-ar error in five-axis NC machine tool processing which the trajectory of actual interpolation movement of ma-chine tool deviated from the programming line. Base on kinematics model of five-axis NC machine tool with table-rotary , Mathematical model of non-linear error was analyzed in five-axis processing and the interpolate algorithm of RTCP function was presented. The effectiveness of RTCP algorithm was proved by MATLAB
simulation and the machining accuracy was significantly improved. Key words: non-linear error; kinematics; RTCP
引言 0
在五轴数控机床加工中，由于旋转运动的影响，机床各轴线性插补的合成运动会使实际刀位运动轨迹偏离编程直线，造成编程直线和机床实际运动轨迹之间产生了误差，该误差被称为非线性误差[13]。非线性误差的解决方法主要有刀触点偏置法、线性加密法、自适应线性法(4」和RTCP（rotationtoolcenterpoint）算法[5-7]。前三种方法都是在后置处理中对刀位点进行处理，当刀具磨损或刀具长度变化时必须重新经过后置处理生成数控程序，反复编程造成加工效率不高8」。 RTCP算法主要是针对非线性误差提出来的，当换力或刀具磨损使刀具长度变化时，不需要修改数控程序，而是由数控系统加载刀具长度，并控制旋转刀具中心点坐标始终保持在插补直线上，使旋转轴的每次运动，都会被平移进给轴的运动位移所补偿，保证插补点婚终在编程轨迹上，从而减小非线性误差，同时也可以避免重复编程，提高编程效率。
目前，国外一些高档的数控系统（如FANUC，SIE-收稿日期：2015-06-28
MENS等）已经具备了RTCP功能，但是其核心算法是保密的。而国内对RTCP功能也作了一定的研究，赵薇等[5]设计了一种集成RTCP功能的插补算法，并给出了算法的理论误差分析以及仿真实验结果，实验结果表明该算法可以有效减小非线性误差，且简单易行，还能充分满足实时性要求，可广泛应用于现代CNC系统中。董超杰等[9]分析了双摆头（C-A)五坐标机床运动原理和非线性误差产生机理的基础上，介绍了一种集成RTCP功能的插补算法，RTCP功能可便数控系统自动对旋转轴的运动进行实时线性补偿，从而保证插补点始终位于编程轨迹上，通过MATLAB仿真计算验证了该算法可以有效减小非线性。上述并没有研究摆头转台（B-A"）五坐标机床的RTCP算法，本文将主要对摆头转台（B-A"）五坐标机床运动求解进行了研究，基于机床的运动求解模型，分析了五坐标加工中的非线性误差，提出了一种RTCP功能的插补算法，并通过 MATLAB实例仿真验证该RTCP算法可以有效减小非线性误差，显著提高加工精度。
*基金项目：广西教育厅项目：国产双摆头五轴联动机床后置处理软件的开发（0314101401）
作者简介：唐清春（1972一），男，四川绵竹人，广西科技大学副教授，碳士，研究方向为数控多轴加工技术，（E-mail）gxtangqingchun@163.com。