并联机床和可重构机床的发展

作者：信息来源:info.mt.hc360.com 2006-4-2

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

本文分析了并联机床特别是其中混联结构的现状与发展趋势，并且还介绍了可重构机床的基本概念。并联机床基于Stewart平台原理的并联机床，目前在国际上一般称为并联运动学机器(Parallel Kinematic Machine, PKM)，过去中国也称其为六条腿机床或者虚拟轴机床。由于并联机床是机床结构的重大革新而具有许多优点，自1994年美...

本文分析了并联机床特别其中混联结构的现状与发展趋势，并且还介绍了可重构机床的基本概念。

并联机床

基于Stewart平台原理的并联机床，目前在际上一般称为并联运动学机器(Parallel Kinematic Machine, PKM)，过去中国也称其为六条腿机床或者虚拟轴机床。由于并联机床是机床结构的重大革新而具有许多优点，自1994年美国Giddings & Lewis公司在芝加哥国际机床展览会上首次展出名为VARIAX(变异型)加工中心的种机床以来，倍受各国重视，比如欧盟就设立了PKM科研专项，在历届着名的国际机床展览会上都相继展出了一些经过改进的新产品，中国的高等院校与机床制造商也合作推出了几种形式的并联机床。总之，无论国际还是国内现在都在大力推进并联机床的实用化。

传统的金属切削机床，本质上是“串联”机构。而图1所示的基于Stewart平台的典型纯并联六自由度机床，相对传统机床来说，具有如下优点：硬件结构简单，刚度/重量比大，制造成本相对较低；运动部件轻，惯性小，响应速度快，易於实现高的速度和加速度；配置灵活，在动平台上可以选配不同的工作头(旋转刀具头、高能束加工头、测量头等)来进行不同的作业；理论上运动和定位精度可以达到很高，这是由于六根变杆长度变化的误差对动平台空间位置精度的影响，不是像传统机床那样累计迭加而是具有均化倾向。

不过，并联机床也存在一些缺点和问题，例如：
其动平台在工作空间的运动，要通过从虚轴空间(并不存在的运动座标轴)到实轴(变长杆长度)空间的非线性映射来实现，而且实轴空间存在深度耦合，因此其控制软件要比传统机床复杂；
在相同的外观尺寸下，其有效工作空间要比传统机床小得多且不直观，特别是动平台主轴头能实现的最大姿态角一般小于30°；
虽然并联机床的空间定位精度理论上可以达到很高，但实际上受一些因素的制约，比如其关键元件高精度铰关节的设计制造仍较困难等原因，迄今其动平台的空间位置精度基本上还处于10微米级的水平。

为了解决并联机床工作空间小、特别是主轴头姿态角严重不足影响5轴联动加工能力的问题，世界上相继推出了各种不同串并联组合的所谓混联机床，其中最常见的是由三自由度并联机构实现平动和由传统串联机构实现转动的混联机床，从而使平动和转动解耦。与纯并联六自由度机床相比，这种机床不仅工作空间较大和能进行大倾角多座标数控加工，而且由于位置和速度正逆解均存在解析解答，为数控编程和误差补偿创造了有利条件。

分页： [1] [2] [3] [下一页]