机床的运动

典型机床工作运动分析

机床是制造业的重要组成部分。在制造业中，机床的使用是必不可少的。机床是用来制造各种形状的零部件和机械装置的重要设备。机床通过各种工作运动实现对工件的加工。典型机床工作运动分析可以帮助人们更好地理解机床工作原理。

一、钻床

钻床是一种用来钻孔的机床。它的主要工作运动是转动和进给。钻床利用旋转的钻头进行钻孔，并通过进给机构在垂直于工件面的方向移动工作台来调整钻孔深度和位置。利用主轴的转速和工作台的进给速度来调整加工速度。

二、铣床

铣床是一种重要的加工中心，用于生产各种形状的工件，切削工具旋转固定，工作台在三个方向上运动，可以钻、倒角、绞切做各种类型的切削。铣床的主要工作运动包括旋转和进给。刀具旋转以达到加工工件的目的。工作台进给机构控制工作进给的速度和位置来实现对工件的加工。

三、车床

车床是用来生产圆柱和圆锥形工件的机床。车床的主要工作运动包括旋转和进给。车床利用主轴旋转工件，然后通过进给机构在工件的轴向或径向方向进行移动，完成对工件的加工。通过调整主轴的旋转速度和进给机构的速度来控制加工速度。 四、磨床

磨床是一种用于进行高精度加工的机床。磨床的主要工作运动包括旋转和进给。磨床通过将研磨石附着在研磨轮上，使其旋转来磨削工件表面。同时，进给机构可以通过不同的方向进行控制，可以实现对工件表面不同方向的加工。通过调整旋转速度和进给速度来控制加工速度。

五、锻压机

锻压机是一种用于进行塑性加工和冷锻加工的机床。锻压机的主要工作运动包括上下滑块的运动和工作台的移动。锻压机通过将工件放置在工作台上，利用上下滑块来对工件进行加工。通过调整上下滑块的速度和工作面积来控制加工速度。

六、剪床

剪床是用来切割工件的机床。剪床的主要工作运动包括剪切和下压两个运动形式。剪床通过放置工件在下压平台上，然后实现剪切机构的运动来对工件进行切割。通过调整剪切机构的速度和工作面积来控制加工速度。

七、冲床

并联运动机床

机床是完成特定金属加工过程（切削、锻压、激光加工等）的机器。也称为工作母机或工具机。说白了机床就是制造机械的工具。因此机床工业是保证国民经济健康发展的基础工业，机床工业的发展水平也是一个国家工业化水平的重要标志。所以机床的创新和制造对机械制造业绝对是十分重要的。所以我们也可以看到到世界各地的机床研究机构和某些具有创新思想的机床公司都在探索新一代的机床。而1994年开始出现并迅速发展的并联运动机床就是这种执着追求的产物。

首先说一下串联机构和并联机构。串联机构是一组运动链串联而成。它的特点是第一个运动链接受驱动器输入而开始运动，只用当它结束后，才开始第二个运动链的运动，以此类推。最终由运动链n给出串联机构的输出。串联机构的机构学上通常都是开环。并联机构是一组两个或两个以上的分支结构并联而成。它的特点是，所有分支结构可以同时接受驱动器输入，而最终给出输出，并联机构在机构学上多是闭环结构。 而对于机床而言。并结构机床之前的机床机构多为串联。还有一种结构便是混合并联结构。

再详细的说一下并联结构。说到并联结构就必须要提一下Stewart平台。它是stewart在1965年提出.一种新型的、6自由度的空间并联结构，它是由上下两个平台和六个并联的、可独立自由伸缩的杆件组成。可以说stewart创造的这种空间并联结构是有划时代意义的。这之后并联结构迅速发展，还解决了很多串联结构无法解决的问题。六杆并联机床也是运用了它。还要说的就是一个Tricept机器人。它由瑞典Neos Robotic公司开发。它引出了另外一种并联运动机床：三杆并联机床。而现在的并联运动机床大多就是六杆并联和三杆并联两种。并联机构应用的领域可以说是非常的多。如运载机器的模拟器很多飞行和赛车模拟系统都是运用并联结构为基础产生运动的效果。还有工业机器人中的并联机器人，当然还有机床里的并联运动机床等。如今开发者对并联结构的开发和创造都很积极。各种以stewart平台和Tricept机器人为基础开发出的新型并联机床也在不断地问世。

功能都件　

基于ＡＢＡＱＵＳ的机床主轴箱冲击运动分析　

王延忠①　吕晓宇①　孙红梅①　刘　强①　高　琦②　沈华红②　王世慧②　

（①北京航空航天大学机械学院，北京１００１９１；　②北京机电院高技术股份有限公司，北京１０００２７）　

摘要：以ＢＶＧ系列高速立式加工中心主轴运动系统为研究对象。利用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对其在　

高加速度启动条件下的运动进行仿真分析，研究其振动及定位精度问题，将分析结果反馈给机床设　计及数控系统。为保证机床加工精度提供理论依据。　关键词：高加速度振动定位精度　

中图分类号：ＴＰｌｌ３．１　文献标识码：Ａ　

Ｉｍｐａｃｔ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ’Ｓ　Ｈｅａｄｓｔｏｃｋ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＢＡＱＵＳ　ＷＡＮＧ　Ｙａｎｚｈｏｎｇ①，ＬＶ　Ｘｉａｏｙｕ①，ＳＵＮ　Ｈｏｎｇｍｅｉ①，ＬＩＵ　Ｑｉａｎｇ①，ＧＡＯ　Ｑｉ②，ＳＨＥＮ　Ｈｕａｈｏｎｇ②，ＷＡＮＧ　Ｓｈｉｈｕｉ②　

（＠Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＢｅｉＨａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　００　１　９　１，ＣＨＮ；　

②ＢＭＥＩ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２７，ＣＨＮ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｅ　ｔｈｅ　ｓｐｉｎｄｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ＢＶＧ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｐｒｏｃｅｓｓ　

ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｈｉｇｈ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ＦＥＡ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＡＢＡＱＵＳ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｏ—　ｃａｔｉｏｎ　ｅｒｒｏｒ，ｔｈａｔ￣ｅｄｂａｃｋ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ＣＮＣ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｋｅｅｐ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｃｉ—　

来自/jxzb/part3/part3-chapter2-101.html

并联运动机床概述

并联运动机床是以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代部分硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动，使将近两个世纪以来以笛卡儿坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了根本变化。

1994年，美国 Giddings & Lewis 公司展出第一台并联运动机床：Variax 加工中心，该机床现在英国 Nottingham 大学工学院；1996年，美国 Ingersoll 公司推出VOH1000型立式加工中心和HOH600型卧式加工中心，现分别在美国国家标准与技术研究所和德国阿亨工业大学机床实验室。

Variax 型加工中心

HOH 600型卧式加工中心

通过早期并联运动机床的试验研究表明，并联运动机床与传统机床比较，具有以下特点：

1) 运动部件质量小，运动惯性小；

2) 高运动速度和高加速度，适合高速加工；

3) 主要部件具有重复性，通用程度高；

4) 容易通过预加载荷，提高机床部件的刚度；

5) 通过控制系统可以实现运动精度的补偿。

并联机构概念设计

并联机构（Parallel mechanism）是由2个和2个以上的驱动器（作动器）通过杆系同时作用于运动平台的空间运动机构。它的特点是，所有的分支机构可同时接受驱动器的输入，而最终共同给出输出，并联机构在机构学上是多路闭环机构。

在工业中，3杆并联机构（Tripod）和6杆并联机构（Hexapod）应用最为广泛，如Delta 机器人和 Tricept 机器人是典型的3杆并联机构，而Stewart 平台是典型的 6杆并联机构。

其机构如下图所示：

6自由度的Delta并联机构

Stewart 运动平台

概念设计的主要内容：

1） 机构综合。根据加工要求，选定并联运动机构所需的自由度，建立相应的运动学模型。 2） 空间位置分析及坐标转换。并联运动机床的空间位置分析比较复杂，位置分析法分为正解法和逆解法。正解法的难度比较大，一般采用逆解法。