RTCP, trong các hệ thống điều khiển số năm trục cao cấp, được hiểu là Rotated Tool Center Point, tức là chức năng theo dõi điểm đầu dao mà chúng ta thường gọi.

                Thước đo bóng Renishaw Thước kiểm tra đầu bóng Diebold

Về cơ bản, chức năng của RTCP chủ yếu là thay đổi quy trình của phép tính nội suy.

Trong gia công năm trục, khi theo đuổi quỹ đạo của điểm đầu dao và tư thế tương đối giữa dao và phôi, các chuyển động quay sẽ sinh ra những chuyển động phụ của điểm đầu dao. Do đó, điểm điều khiển do hệ thống CNC quản lý thường không trùng với điểm đầu dao; vì vậy, hệ thống CNC phải tự động hiệu chỉnh điểm điều khiển để đảm bảo rằng điểm đầu dao di chuyển theo đúng quỹ đạo đã được lập trình. Trong ngành, công nghệ này còn được gọi bằng các thuật ngữ như TCPM, TCPC hoặc RPCP. Thực chất, định nghĩa chức năng của các tên gọi này đều tương tự như RTCP; xét một cách chặt chẽ, chức năng RTCP được áp dụng trên các máy có cấu trúc hai đầu dao xoay, trong đó việc bù trừ được thực hiện thông qua tâm quay của đầu dao. Ngược lại, chức năng tương tự như RPCP chủ yếu được sử dụng trên các máy có bàn xoay kép, nhằm bù trừ sự thay đổi tọa độ của các trục thẳng do sự quay của phôi gây ra. Trên thực tế, các chức năng này dù khác nhau về phương thức triển khai nhưng đều hướng tới mục tiêu duy trì không đổi vị trí của tâm dao cũng như điểm tiếp xúc thực tế giữa dao và bề mặt phôi.

Máy công cụ được trang bị công nghệ RTCP (hay còn gọi trong ngành là máy công cụ năm trục thực) cho phép thợ vận hành không cần phải căn chỉnh chính xác chi tiết gia công sao cho trùng với trục tâm của bàn quay; chỉ cần gá đặt tùy tiện, máy sẽ tự động bù trừ độ lệch, qua đó giảm đáng kể thời gian phụ trợ đồng thời nâng cao độ chính xác gia công. Đồng thời, quá trình tạo mã hậu xử lý cũng trở nên đơn giản: chỉ cần xuất ra tọa độ và vectơ của điểm mũi dao là đủ. Về mặt cấu trúc cơ khí, máy CNC năm trục chủ yếu có các kiểu cấu trúc như hai đầu dao dao động, hai bàn quay, hoặc một đầu dao dao động kết hợp với một bàn quay.

Chúng tôi lấy hệ thống điều khiển số năm trục cao cấp với hai bàn quay làm ví dụ để giới thiệu chi tiết chức năng RTCP.

Trong các máy công cụ năm trục, khái niệm về trục thứ tư và trục thứ năm được định nghĩa như sau: trong cấu trúc bàn xoay kép, sự quay của trục thứ tư ảnh hưởng đến tư thế của trục thứ năm, trong khi sự quay của trục thứ năm không thể ảnh hưởng đến tư thế của trục thứ tư. Trục thứ năm được coi là tọa độ quay trên trục thứ tư.

Như hình trên, trục thứ 4 của máy công cụ là trục A, còn trục thứ 5 là trục C. Phôi được đặt trên bàn quay của trục C. Khi trục A (trục thứ 4) quay, do trục C được lắp trên trục A nên tư thế của trục C cũng bị ảnh hưởng. Tương tự, đối với phôi đặt trên bàn quay, nếu chúng ta lập trình gia công bằng cách xác định tâm dao, thì sự thay đổi của hệ tọa độ khi quay tất yếu sẽ làm thay đổi các tọa độ theo các trục thẳng X, Y, Z, từ đó sinh ra một chuyển vị tương đối. Để loại bỏ phần chuyển vị này, máy công cụ bắt buộc phải thực hiện bù trừ; chức năng RTCP ra đời chính nhằm loại bỏ sự bù trừ này.

Vậy máy công cụ sẽ bù trừ cho đoạn lệch này như thế nào? Tiếp theo, chúng ta sẽ phân tích xem đoạn lệch này phát sinh như thế nào.

Theo phần trước, chúng ta đều biết rằng sự thay đổi của hệ tọa độ quay đã dẫn đến sự dịch chuyển của các tọa độ trục thẳng. Do đó, việc phân tích tâm quay của trục quay trở nên đặc biệt quan trọng. Đối với các máy công cụ có cấu trúc hai bàn quay, điểm điều khiển của trục C – tức trục thứ năm – thường được đặt tại tâm quay của mặt bàn làm việc của máy; còn đối với trục thứ tư, điểm điều khiển thường được chọn là trung điểm của trục thứ tư.

Để thực hiện điều khiển năm trục, hệ thống CNC cần biết mối quan hệ giữa điểm điều khiển của trục thứ năm và điểm điều khiển của trục thứ tư. Cụ thể, trong trạng thái ban đầu (vị trí 0 của các trục A và C trên máy), với hệ tọa độ quay của trục thứ tư lấy điểm điều khiển của trục thứ tư làm gốc, vectơ vị trí của điểm điều khiển trục thứ năm là [U, V, W]. Đồng thời, hệ thống cũng cần biết khoảng cách giữa hai trục A và C. Đối với các máy có hai bàn quay, ví dụ được minh họa như hình dưới đây.

Có thể thấy rằng đối với các máy công cụ có chức năng RTCP, hệ thống điều khiển sẽ đảm bảo cho tâm dao luôn nằm đúng tại vị trí đã được lập trình. Trong trường hợp này, việc lập trình là độc lập và không phụ thuộc vào chuyển động của máy. Khi bạn tiến hành lập trình trên máy, bạn không cần phải lo lắng về chuyển động của máy cũng như về chiều dài dao; điều duy nhất bạn cần quan tâm chính là chuyển động tương đối giữa dao và phôi. Phần còn lại sẽ do hệ thống điều khiển tự động thực hiện giúp bạn. Ví dụ:

Như hình trên, khi chức năng RTCP không được bật, hệ thống điều khiển sẽ không tính đến chiều dài dao. Dao sẽ quay quanh tâm của trục; mũi dao sẽ dịch chuyển ra khỏi vị trí ban đầu và không còn cố định nữa.

Như hình trên, khi chức năng RTCP được bật, hệ thống điều khiển chỉ thay đổi hướng của dao, trong khi vị trí mũi dao vẫn giữ nguyên. Các chuyển động bù cần thiết trên các trục X, Y và Z đã được tính toán tự động.

Vậy đối với các máy công cụ năm trục và hệ điều khiển số không có RTCP, làm thế nào để giải quyết vấn đề lệch tọa độ của các trục thẳng? Chúng ta biết rằng hiện nay nhiều máy công cụ CNC năm trục và hệ thống điều khiển số trong nước thuộc loại “năm trục giả”; thuật ngữ “năm trục giả” thực chất chỉ những máy không tích hợp chức năng RTCP. Việc phân biệt giữa “năm trục thật” và “năm trục giả” không dựa vào hình dáng bên ngoài cũng không phải chỉ xét xem có bao nhiêu trục cùng hoạt động đồng bộ hay không—bởi lẽ ngay cả máy năm trục giả vẫn có thể thực hiện gia công liên hợp năm trục. Điểm khác biệt chủ yếu của “năm trục giả” nằm ở việc chúng không có thuật toán RTCP như của “năm trục thật”; nói cách khác, khi lập trình cho máy năm trục giả, cần phải tính đến chiều dài dao động của trục chính cũng như vị trí của bàn xoay. Điều này có nghĩa là khi sử dụng hệ thống điều khiển số và máy công cụ năm trục giả để lập trình, nhất thiết phải dựa vào công nghệ lập trình CAM và xử lý hậu kỳ, đồng thời lên kế hoạch trước đường chạy dao một cách chi tiết.

Cùng một chi tiết, chỉ cần thay đổi máy công cụ hoặc dao cắt là đều phải tiến hành lập trình CAM và xử lý hậu kỳ lại từ đầu. Hơn nữa, đối với các máy giả năm trục, khi gá đặt phôi cần phải đảm bảo phôi nằm chính xác tại tâm quay của bàn máy; điều này đồng nghĩa với việc người vận hành phải dành rất nhiều thời gian cho công đoạn gá đặt và căn chỉnh, trong khi độ chính xác lại khó được bảo đảm. Ngay cả khi thực hiện gia công phân độ, máy giả năm trục cũng vẫn gây nhiều phiền toái. Trong khi đó, với máy thật năm trục, chỉ cần thiết lập một hệ tọa độ duy nhất và thực hiện một lần căn chỉnh dao là có thể hoàn thành toàn bộ quá trình gia công.

Giả ngũ trục là phương pháp dựa vào công nghệ hậu xử lý để xác định mối quan hệ về vị trí tâm giữa trục thứ tư và trục thứ năm của máy công cụ, từ đó bù đắp sự dịch chuyển của các tọa độ trên các trục thẳng do ảnh hưởng của các trục quay. Chương trình CNC được sinh ra không chỉ đơn thuần là các điểm tiếp cận trong lập trình, mà còn bao hàm cả các phép bù cần thiết trên các trục X, Y, Z. Cách xử lý như vậy không những dẫn đến độ chính xác gia công kém, hiệu suất thấp, mà còn làm cho chương trình tạo ra thiếu tính phổ dụng, đồng thời đòi hỏi chi phí nhân lực rất cao. Ngoài ra, do thông số quay của mỗi máy công cụ đều khác nhau, nên nhất thiết phải có các tệp hậu xử lý tương ứng, điều này gây ra những bất tiện lớn cho quá trình sản xuất. Hơn nữa, với giả ngũ trục, chương trình được sinh ra không thể sửa đổi, vì vậy việc thực hiện lập trình ngũ trục thủ công gần như là không khả thi.

Đồng thời, do không có chức năng RTCP nên nhiều tính năng cao cấp của hệ điều khiển 5 trục phát sinh từ đó cũng không thể sử dụng, chẳng hạn như chức năng bù dao 5 trục. Thực ra, đối với máy công cụ 5 trục, nó chỉ là một công cụ để chúng ta đạt được kết quả gia công; không có chuyện “thật” hay “giả”. Điều quan trọng là quy trình công nghệ của chúng ta sẽ quyết định việc lựa chọn phương thức gia công nào; xét về mặt tương đối, máy công cụ 5 trục “thật” có tỷ lệ giá trị/khả năng chi trả cao hơn.