并联机床高速加工性能分析

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性；提了高速机康窦现的谩计要求，包括直接驱动技术、型复合站构和新机床运动学对滑境式井联机构作了运轻
动学、力学如加工精度分析．出了位移、度和加速度及驱动力曲线；动培速最后分析了井联机构在高速机床上的应用
月
文章编号：０３８２（０２０ —４３０【０ — ７８２０）３０３ — ４
并联机床高速加工性能分析
张
张龙
龙，友良张
８０９）１０４
（南京理工大学机械学院
摘
要：避了并联机庳在高速加工中的特点，论分析了以串联式进给运动为特点的普通机床在高速加工中的局限
ＮａｊｇＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇ・ＮａｊｇＺ０４ｎｉｉｅｓｔｆｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｎＳｎｉ１９）ｎ０
Ａｂｔａｔｉｐｐｅ、｝ｓｔｅｃｒｃｅｉｔｃｆｔｅｐａ［ｅｓｒｃ：１ｈｓａｒｄ｝ｅｈｈａａｔｓｉｓｏｈａｒ１［ｋｉｅｍａｉａｈｉｓｉｇｈ— ｐｄｍａｈｎｎｇａｎ一ｒｎｔｃｍｃｎｅｎｈｉｓｅｅｃｉｉａ】ｖｔ：：｝ｔ０ｎｏｆｔＩ｝１ｔ｝｝】Ｔｔ１｝１ｍａｈｉｔｏｓｗｈｃｓｃｒｃ￣｝ｅｓｔｅｓｔａＩｋ｝ｅａｔｃｎｏｌｉｈｉｈａａｅｚｄａｈｅ－ｎｍｉｓ．ａｄｐｏｅｈｒｉｎｓｓｔｅ
维普资讯
．第２卷第一期【
８１２年￣１｝
机械科学与技术
ＭｅＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＮＤＡＴＥＣＨＮＯＩＯＧＹ
Ｖｏ．２１Ｎｏ．】３
Ｍａｙ２００２
需辑决的渚如串动和奇异空间问题。美键词并联机废；高速加工
文献标识码：Ａ中图分类号：Ｉ８ＴｏｒａｎｅＰａａｌｌＫｉｍａｉａｈｉｓｎＨｉ — ｐｅｄＭａｈｉｎｇｌｓｓｏ＂ｔｅＰｅｆｍｃｓｏｆｒｌｅｎｅｔｃＭｃｎｅｉｇｈＳｅｃｎｉＺＨＡＮＧｎｇＺＨＡＮＧＬｏＹｏｕｈａｇｎ
一
杆件组成，件分别以球铰（固定平台上为虎克坟）接杆或联
两平台给定六杆长度，动平台具有确定集团（论上为活理
若干个位置，这些位置不连续）变化六杆的长度，但。活动平
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高速、教是２世纪机床发展的主流．速加工机床高Ｉ高除了具有转的加工能力．［立高速铣肖和激光加工等以外，ｌｊ而且能极大地减少加工时间，如模具的精加工时间倒传统机床驱动轴是串联式的，常按笛卡尔坐标系排列各轴．通任

6-PUS并联机床的动态特性分析

ｉｎｉｔｉｌａｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｓｉ．ＴｈｅｍｏｄｌａｓｈａｐｅｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｔｏｓｉｘｍａｓｔｅｒｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅＰＴＭｒｅａｇｏｔｎｄａａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｔｈｅＰＴＭ’ Ｓｖｉｂｒｔｉａｏｎｃｈｒａａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔｉｆｆ￣ｓｓｄ加．６ｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒ＆ｅｄＡｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｌａｎａａｌｓｉｙｓｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｓｉｙｓｓｉｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅＰＴＭ，ｎｄａｔｈｅｒｅｓｐｏｓｅｎｃｕＦｖｅｓｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆＸ，ｏＹｎｄａＺｏｆｔｈｅＰＴＭａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ｈｅＴｃｈｒａａｃｔｅｒｓｉｔｉｃｓＯｎｈａｒｍｏｎｃｉｒｅｓｐｏｎｓｅｆｔｏｈｅＰＴＭａｒｅｄｓｉｃ￣ｓｅｄ，ａｎｄｔｅｈａｎｔｉ－ｖｉｂｒｔａｏｎｉｐｅ咖丌ｎ帆ｃｅｏｆｔｈｅＰＭＴｕｎｄｅｒｆｏＦｃｅｓｓｉｆｕｒｔｈｅｒｔｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈＣｎａｂｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｓｄ￣ｎａｎｄｄｙｎａｍｉｃｄｅｓｉｇｎｏｎ

并联机床的研究现状和发展前景

并联机床的研究现状和发展前景姓名：闫培如班级：机械1301班学号：S2*******二零一四年五月二十八并联机床的研究现状和发展前景并联机床，又称为虚拟轴机床或并联运动学机器，是并联机器人技术和现代数控技术相结合的产物。

它能够提供机器人的灵活与柔性，又具有机床的刚度和精度，是集多种功能与一体的新型机电设备。

从传动链角度来说，并联机床与传动串联机床的区别在于：串联机床一般是由底座、立柱、主轴箱和工作台等构件构成的“C”型结构，负载力全面地由一级传动构件传向下一级，每个传动链的构件都要固定机床的全部自由度，都要承受工作负载的全部力流，包括力和力矩，这样，为了满足机床的刚度和强度要求，构件的质量不可避免的增大，不但增加了材料和能源的消耗，而且制约了进给速度和加速度的提高。

而并联机床的工作台是由多个传动链联合控制自由度，一方面通过避免横向力矩作用，另一方面，将工作负载均衡的分担到了六个伸缩杆上，极大的减轻的伸缩杆的工作负载，伸缩杆只需很小的尺寸便可满足刚度和强度要求。

不但减轻了机床整体的质量，使得大幅度提高机床的进给速度和加速度成为可能，而且提高了机床刚度，对提高加工精度起到有利的一面。

并联机床特性分析1 并联机床优点：因为结构等原因，与实现同等功能的传统机床相比，并联机床具有如下优点：(1) 刚度重量比大，因采用并联闭环静定或非静定杆系结构，且在准静态情况下，由于伸缩杆与动平台和静平台之间使用万向联轴节（或球铰）相连，不存在横向力矩的作用，因此，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力。

(2) 响应速度快，运动部件惯性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的动态品质，允许动平台获得很高的进给速度和加速度，因而特别适用于各种高速数控作业。

(3) 精度高，并联机床由并联机构组成，各杆的杆长都单独对主轴的位置和姿态起作用，因而它不存在传统机床中串联机构的误差累积问题，从而其加工精度较高。

并联运动机床与传统机床的比较

并联运动机床与传统机床的比较并联运动机床与传统机床的构造见下列图所示。

并联运动机床与传统机床的比较并联运动机床是以机床框架为固定平台的若干个杆件组成空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，工作台与机床框架连接在一起。

改变杆件的长度或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀具相对于被加工零件的运动轨迹。

并联运动机床与传统机床相比，具有以下优异的性能：运动精度高。

可实现高速加工。

机床刚性好。

构造简单。

由于并联运动机床具有上述显著优点，目前已成为高速高效高柔性加工设备的一个新的发展方向，但是它也存在一些缺点，如控制计算极其复杂，杆件的热变形对机床的加工精度影响比较严重，机床加工的有效空间相对于机床本身体积所占比例较小。

并联运动机床的主要部件相对于传统机床，并联运动机床机械构造简单，模块化程度高，并且具有可重构性。

并联运动机床主要由主轴、杆件及其驱动等机电—体化功能部件及固定平台、动平台、框架等组成。

（1）主轴部件并联运动机床的主轴大多数采用电主轴，其电动机的转子和主轴是一体的，无需任何机械连接。

主轴转速的调节采用变频调速，改变电动机的供电频率，即可实现主轴转速的调节。

下列图为IBAG公司生产的主轴系统。

主轴系统主要包括电主轴及安装调整板、可编程控制器和主轴驱动、主轴冷却系统和润滑系统、刀具夹紧液压系统等组成。

主轴系统（2）杆件杆件是并联机构的运动输入构件。

杆件的物理构造包括机械构件、电气器件、液压部件以及它们的组合，可分为固定杆长和可变杆长两大类。

可变杆长的并联机构，杆件的基点固定，杆件的工作长度可变；固定杆长的并联机构，杆件的长度固定不变，杆件的基点位置可以变化。

从运动学的角度来看，杆件是具有一定刚度的刚体，杆件长度的变化或杆件基点的移动决定了动平台(主轴部件)的运动速度、加速度、位置和姿态。

下列图是固定杆长杆件。

杆件的两端安装有万向铰链，分别用于连接直线电动机滑板和主轴部件动平台。

杆件由管材制成，通过螺纹与万向铰连接。

并联机床的误差分析

Abstract： As a new generation of CNC machine tool， although parallel machine tool has more advantages than traditional， but its accuracy is not very well． Taking 3TPT parallel machine tool as example，the error model was established by considering the influences of the length error of the drive rod and the position error of the hinge point for the position error of the moving platform． Then， MATLAB software was used to make simulation． The results show that the position error of the moving platform increases with the increasing of the machine tool size，and farther away from the fixed platform，the error is greater． The simulation results provide foundation for the further optimization of the machine tool and error compensation． Keywords： 3TPT parallel machine tool； Position error； Simulation

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