A opção RTCP ( Rotation Tool Center Point ) permite programar em 5 eixos referindo-se diretamente ao centro da ferramenta em vez do centro de rotação dos eixos (ou seja, o ponto pivô).

Também permite a compensação do comprimento da ferramenta no espaço. Além disso, graças à função RTCP, é possível em modo IMD (entrada manual de dados) ou por manivela, executar usinagens de 5 eixos de superfícies programadas em 3 eixos (desde que esta usinagem seja realizada com uma fresa esférica).

ANÁLISE DA PROGRAMAÇÃO DE EIXOS

 No caso de uma máquina de 5 eixos, o movimento rotacional de um eixo faz com que o centro de rotação da cabeça (ou mesa) se mova em um valor proporcional ao ângulo de rotação e à distância do centro da ferramenta em o centro de rotação do eixo.

Este movimento é representado esquematicamente na figura a seguir:

No caso de rotação de um único eixo, o movimento do centro da ferramenta ocorre em um plano, com rotação de dois eixos, esse movimento ocorre no espaço

PROGRAMAÇÃO SEM RTCP

Para programar a usinagem superficial em 5 eixos, é necessário conhecer a distância entre o centro da ferramenta e o centro do cabeçote rotativo: esta distância é chamada de Pivot Length. Dependendo do valor deste comprimento e do valor de rotação dos eixos, devemos calcular o valor de compensação linear XYZ para manter o centro da ferramenta na posição desejada.

O programa assim obtido deve ser utilizado na máquina com comprimento de pivô exatamente igual ao definido no programa; cada variação no comprimento implica um reprocessamento do programa.

​A função RTCP se encarrega de manter o centro da ferramenta na posição programada. Para manter esta posição, cada movimento dos eixos rotativos é compensado por um movimento linear dos eixos XYZ.

Sem RTCP

A instrução “  N10 A90 F800”  provoca o movimento do eixo A sem movimentos nos eixos XYZ que permitiriam que a ferramenta permanecesse em contato com a peça.

Com RTCP

Se a opção RTCP estiver ativada, o mesmo comando “  N10 A90 F800”  faz com que o eixo A se incline 90° com movimentos dos eixos XYZ para manter a ponta da ferramenta na mesma posição

Desta forma é possível programar diretamente o percurso da ferramenta, sem se preocupar com o comprimento do pivô: este valor será inserido diretamente pelo operador através do seu CNC antes de executar o programa. Graças ao modo RCTP, quase poderíamos calcular um caminho de 5 eixos sem levar em conta a cinemática da máquina.

CORREÇÃO DO COMPRIMENTO DA FERRAMENTA

No caso de programas definidos classicamente, a opção RTCP permite a utilização de ferramentas de comprimento diferente daquele considerado na criação do programa. Sem esta função o programa deve ser recalculado ou re-processado com os valores exatos dos comprimentos da ferramenta medidos na máquina. Mesmo a menor alteração nesses valores envolve a criação de um novo arquivo.

VELOCIDADE DE AVANÇO

Na programação padrão, a velocidade do centro da ferramenta é igual à velocidade programada. A velocidade resultante no centro do cabeçote é proporcional à variação dos eixos rotativos e ao valor do pivô, mas também depende do movimento do linear dos eixos.   

EXEMPLO

                   N10 A90 C180 F1500

a velocidade do centro da ferramenta é zero, enquanto o ponto pivô se move a uma velocidade proporcional ao comprimento do pivô e às variações angulares de A e C.

A função RTCP permite, portanto, também garantir uma melhor gestão dos adiantamentos. A velocidade dos eixos móveis da máquina será recalculada em relação ao movimento do ponto pivô, de forma a garantir uma velocidade de avanço consistente com a velocidade solicitada no final da ferramenta.

Como a sincronização entre eixos nem sempre é perfeita, muitas vezes acontece que os eixos lineares são mais rápidos que os eixos rotativos. A ferramenta chega portanto à sua posição final antes de ter atingido as suas posições angulares. Numa máquina equipada com a função RTCP, sendo o controlo da sincronização dos eixos efectuado em tempo real, não é necessário recorrer a artifícios paliativos ao nível da programação CAM para este tipo de avaria, como por exemplo: 

Limitação de movimentos nos eixos entre duas instruções NC ( distância máxima entre dois pontos, ou variação angular máxima ).

Ou use programação de tempo inverso.

Nota: programação em tempo reverso

 Neste modo de programação a velocidade programada já não é uma velocidade a atingir mas sim um tempo para realizar o movimento. Este tipo de programação garante que os eixos rotativos tenham tempo suficiente para completar a sua rotação. Na minha opinião, existem duas desvantagens nesta programação:

A) É necessário dar um tempo para cada nova instrução, portanto o operador não pode mais intervir para alterar os valores de avanço no programa ISO.

B) Esta função “restringe” os avanços da máquina: não conseguindo atingir a velocidade solicitada, a máquina fica desacelerada. Tenderemos, portanto, a usinar a uma velocidade sempre inferior à velocidade alcançável se fosse gerenciada em modo RTCP.

1. RTCP PARA PROGRAMAS DE 3 EIXOS

 Os programas de 3 eixos obtidos pela programação CAM podem ser executados, através da função RTCP, em 5 eixos simultâneos. Esta programação é possível se forem utilizadas ferramentas esféricas. O movimento dos eixos rotativos é então controlado pelo operador usando IMD ou por manivelas. A inclinação da ferramenta permite a utilização de fresas de comprimento menor que as utilizadas para usinagem de 3 eixos.

Usinagem a) 3 eixos

b) 3 eixos + RTCP

Na parte a) da figura é mostrada uma peça que, para ser usinada em 3 eixos, requer a utilização de uma ferramenta de comprimento considerável, para evitar colisões entre o fuso e a peça. A parte b) da figura mostra como, graças à inclinação do cabeçote, a usinagem da mesma superfície pode ser realizada com uma ferramenta de menor comprimento. A inclinação deverá ser modificada manualmente pelo operador durante a execução do programa de 3 eixos.

FANUC G43.5 RTCP Tipo II - Programação vetorial para 5 eixos

G43.5 RTCP Tipo II

No FANUC CNC essa função é ativada com o comando G43.5.

G43.5 é definido pela FANUC como função RTCP Tipo II (Ponto Central da Ferramenta Rotativa).

(A funcionalidade RTCP nos controles SIEMENS é chamada pelo comando TRAORI.)

Embora a maioria entenda que o RTCP considera automaticamente o comprimento da ferramenta em máquinas de 5 eixos com uma configuração de eixo rotativo Cabeça/Cabeça, muitas pessoas não entendem que ele é projetado principalmente para manter o ponto de controle da ferramenta em relação ao ponto programado da peça de trabalho.

Isso significa que ele pode ser e também é usado para máquinas de 5 eixos com configurações de eixo rotativo Mesa/Mesa, bem como máquinas com configurações de eixo rotativo Cabeça/Mesa. Manter essa relação entre o ponto de controle da ferramenta e o ponto programado da peça de trabalho resulta em um programa que requer um envelope menor dentro do qual operar.

Ao visualizar do lado direito de uma cabeça C/A de 5 eixos, o comando rotativo A-90.0 causa um movimento do eixo A sem nenhum movimento de eixo linear que manteria a ferramenta em contato com a peça.

Se o RTCP estiver ativo, o mesmo comando causa o giro de -90° com deslocamentos dos eixos lineares para manter a ponta da ferramenta no mesmo local.

Programação vetorial

Matematicamente, um Tool Vector é representado por seus valores de componentes que são relativos aos eixos lineares X, Y e Z. Esses valores de componentes normalmente usam os endereços I, J e K. O relacionamento do componente vetorial é definido como o cosseno direcional. Os cossenos direcionais de um vetor são os cossenos dos ângulos entre o vetor e os três eixos de coordenadas. Um Tool Vector é sempre referenciado com seu ponto inicial na ponta da ferramenta ao longo de sua linha central. Ele geralmente é terminado com seu ponto final na linha de calibre da ferramenta - a interseção do cone do suporte da ferramenta e do cone do fuso.

Normalmente, os pós-processadores do sistema CAM usam os dados do vetor da ferramenta para calcular o ângulo do eixo rotativo necessário. No entanto, esse cálculo pode se tornar problemático para certos sistemas CAM e seus pós-processadores.

Para lidar com esses problemas, os controles CNC estão se tornando mais "inteligentes". A série FANUC 30i é um desses controles que tem algumas habilidades únicas quando se trata da sintaxe real do código NC. A série FANUC 30i é capaz de processar os vetores da ferramenta diretamente em vez de ângulos de eixo rotativo explícitos usando o comando G43.5 RTCP Tipo II. O G43.5 fornece a funcionalidade RTCP junto com a capacidade de usar vetores na programação.

O G43.5 usa os endereços familiares I, J e K para as designações de palavras do vetor. Matematicamente, todos os três componentes do vetor estão relacionados. Ou seja, a raiz quadrada da soma dos quadrados de todos os três valores dos componentes do vetor é igual a 1. Essa relação é definida pela equação SQRT (I² + J² + K²) = 1.

Um dos principais benefícios de usar o G43.5 RTCP Tipo II é que isso resulta em um formato de programa que é cinematicamente independente. Ou seja, independentemente da configuração do eixo rotativo de uma determinada máquina, o programa pode ser executado sem problemas. O máximo que se tem a fazer, em termos gerais, é modificar sequências de troca de ferramentas dependendo do comissionamento de qualquer máquina-ferramenta.

Agora, vamos dar uma olhada em como isso é realmente implementado para uma máquina com uma configuração de Cabeça de 5 Eixos C/A com o seguinte arquivo de exemplo 5-AXIS_PRISMATIC.NC . Este arquivo de exemplo usinará cinco faces de uma peça de 20,0" x 10,0" x 5,0".

No bloco número N13 do programa, vemos as posições da máquina para X-14.5 Y4.25. No bloco número N14, o RTCP Tipo II é ativado com o deslocamento de comprimento de ferramenta apropriado e um vetor de ferramenta de I0.0 J0.0 K1.0 . Este vetor de ferramenta é equivalente a uma posição de eixo rotativo de A0.0 C0.0 .

A operação de faceamento continua até a conclusão em X12.0 Y-4.75 e então retrai para Z4.0.

Agora é aqui que as coisas ficam interessantes. No bloco número N32, a ferramenta agora obtém uma mudança de plano com G18 e uma mudança de vetor para I0.0 J1.0 K0.0. Esta orientação é equivalente a A-90.0 C0.0. No entanto, a localização da ponta da ferramenta NÃO mudou porque temos o RTCP Tipo II ativo.

No bloco número N33, temos as configurações FANUC AICC High Speed ​​para a operação de faceamento na face traseira da nossa peça. O bloco número N34 é o posicionamento XY inicial para a operação de faceamento. O bloco número N35 é o movimento de posicionamento final antes de começar o avanço para Y5.0 e usinar a face traseira da peça.

O vídeo abaixo mostra o movimento completo da ferramenta do programa usando o FANUC RTCP Tipo II.

Aqueles que tiverem interesse podem baixar o programa usado no vídeo acima. 5-AXIS_PRISMATIC.NC

Um programa com uso mais detalhado do G43.5 RTCP Tipo II também está disponível. NAS_979_5X.NC

Com G43.5 RTCP Tipo II, a resolução de dados padrão de 3 casas decimais para Milímetro e 4 casas decimais para Polegada é insuficiente. O sistema de menor incremento deve ser alterado do padrão IS-B para IS-E. Isso permitirá uma resolução de 7 casas decimais. Ao fazer isso, seus vetores terão a maior precisão possível e reduzirão o erro de arredondamento para duas casas decimais MENOS do que a precisão da unidade padrão (IS-B) em um FANUC para Polegada ou Milímetro. Isso pode ser feito modificando os Parâmetros #1013 e #5042.

A resolução decimal mais alta para coordenadas e vetores em um programa garante o movimento de alta velocidade mais preciso e suave ao usar o G43.5 RTCP Tipo II. Além disso, enquanto usamos vetores em nosso programa NC, o controle CNC ainda está calculando os ângulos do eixo rotativo, monitorando e exibindo-os durante a operação. Permitir que o controle CNC faça seus cálculos usando os dados vetoriais mais precisos resultará em um cálculo mais preciso de valores de endereços angulares e posicionamento mais preciso.

Para resumir, o comando FANUC G43.5 RTCP Tipo II é uma ferramenta avançada que fornece uma grande flexibilidade de programação, além de resolver problemas com cinemática de máquina encontrados por sistemas CAM. Vale a pena considerar configurar seu Pós-Processador CAM para usar a Programação Vetorial FANUC G43.5 RTCP Tipo II para aproveitar os benefícios fornecidos.