多轴联动技术应用前沿

随着消费市场的不断发展，消费者对工业产品的工艺性要求不断提高，如今消费产品的造型设计中越来越多的融入复杂曲面的元素，复杂曲面加工已经开始向各行各业普及，比如汽车模具、金属手机外壳、笔记本电脑外壳等。

此外在航空航天、能源、军工等高端领域，随着技术的不断迭代更新，产品的复杂程度也越来越高，同时对零件精度要求也越来越高。例如叶轮、叶片、航空航天结构件等。

随着零件结构越来越复杂，多轴加工技术成为高性能零件的加工所必不可少的核心技术。另外，随着加工中心朝着柔性化，集成化的发展，数控系统多通道控制技术也成为高端数控系统必不可少的功能。

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五轴联动数控机床的标准结构中包括三个移动轴和两个旋转轴，通过五轴联动可以对刀具的位置和姿态进行同步控制，可以使刀具在加工时始终保持最佳的切削状态并有效避免加工干涉，实现复合加工。在航空航天、船舶、汽车制造等国家重点行业都有广泛的应用。

刀具中心控制 是五轴联动数控系统极其重要的功能。该功能可以直接编程刀具中心点的轨迹，使得数控程序独立于具体的机床结构，数控系统会自动计算并保持刀具中心始终在编程轨迹上，由旋转轴运动引起的非线性误差都会被直线轴的运动所补偿。五轴机床不具备该功能时，旋转轴运动时刀具围绕旋转轴中心旋转，刀具中心点在工件坐标系中发生变化。

RTCP功能自动补偿了旋转轴运动造成刀具中心点与工件的偏移量，这就使得多轴数控编程时可以只关注刀具在工件坐标系下的轨迹。事实上CAM系统在生成刀具轨迹时，都只是规划了刀具相对于工件的运动，而在CAM系统后置处理时，才会考虑机床运动学。后置处理生成的NC指令已经是离散后的刀位点。数控系统在无RTCP的模式下执行这些NC指令时，刀位点之间的轨迹因为旋转轴的影响会产生非线性的偏差（图1）。但是在开启RTCP模式下执行NC指令时，数控系统能计算并补偿旋转轴所带来的影响，保证刀具中心点在指令轨迹上（图2）。因此RTCP功能可以有效减少程序段之间的几何误差

同样，RTCP功能也能让刀具轴线在工件坐标系中保持在指令轨迹上。高级的RTCP功能支持刀具矢量编程，使得刀位点之间的刀具矢量之间按照指定的形状（平面，锥面等）进行插补（图3）。这种方式在侧铣加工时非常有效，能显著提升侧铣质量。

另外，由于RTCP实现了工件坐标系下刀具轨迹的插补，所以RTCP功能同样能实现工件坐标系下的速度规划，在对刀具线速度要求较高的工艺中，RTCP功能保证了切削速度的精准可控，使得刀具可以保持在最优的切削参数下，提升刀具使用寿命。

从应用需求上，我们的技术可以满足并行控制和同步控制的要求。

多轴并行控制

并行控制时，多个通道的物理运动单元都是相互独立的，只有在偶尔需要进行通道间同步时才进行数据通信，通常这种同步的实时性要求并不高。当单个通道发生故障时，另一个通道依然可以继续工作。

多轴同步控制

多通道控制技术可以使得用户同时指定多个程序，并可以在多个程序之间进行信息交换，实现多任务的复杂控制。相比于两台独立的机床之间的协同，多通道之间的信息传递更直接，只需要在控制器内部完成，而不需要经过外部的I/O设备。这种优势使得多通道同步可以建立更高效、更稳定的同步关系。