彭宝营，单忠德，刘 丰，侯明鹏，戴文强

(机械科学研究总院集团有限公司 先进成形技术与装备国家重点实验室，北京 100044)

0 引言

与传统铸造相比，数字化无模铸造精密成形技术利用加工砂型作为型腔或砂芯，无需木模、金属模具，具有污染少、周期短、成本低等优势[1-2]，已成为快速绿色铸造领域的重要发展趋势。随着无模铸造技术的发展，越来越多复杂薄壁铸件如叶轮、异形舱体、复杂壳体等，采用砂型无模铸造，复杂砂型、砂芯需要五轴联动成形[3-4]。五轴联动加工是在X轴、Y轴、Z轴3个线性轴的基础上增加了2个旋转轴，用于刀具或工件的旋转。由于旋转运动的存在，为确保刀尖点始终位于编程轨迹上，控制系统需要实时调整旋转轴中心的位置，即具有旋转刀具中心(Rotation Tool Center Point, RTCP)控制功能[5-6]，也称为“刀尖点编程”。作为高档五轴联动数控系统的核心功能，RTCP已成为众多企业的核心技术。目前，五轴联动控制技术的研究主要集中在金属切削领域，RTCP的研究以仿真为主[7-8]。开放式控制系统，如可编程多轴控制器(Programmable Multi Axes Controller, PMAC)，建立在PC机平台上，可自定义编写正逆解和伺服算法程序，在五轴联动系统开发方面具有巨大的优势。

复杂薄壁构件铸造砂型常常需要几天才能加工完成，为缩短铸型生产周期，迫切需要提高成形效率。而砂型加工切削力较小，也使砂型高速成形成为可能。高速进给加工过程中，遇到超速或加工尖角情况时，前瞻控制通过对加工程序的超前处理，在精度允许的范围内预先调整加减速，使运动速度不高于极限值，一直保持在电机和装备的许可能力之内[9-11]。……