并联机床的研究现状和发展前景

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1、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:S20130135二零一四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，负载力全而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，包扌舌力和力矩，这样，为了满足机床的刚度和强度要求，构件的质

2、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，并联机床具有如卜•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

3、静平台之间使用万向联轴节(或球钱)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。(4)环境适应性强，便于可重组和模块化设计，II可构成形式多样的布局和自由度组合。在动平台上安装刀具可进行多坐标铳、钻、磨、抛光，以及异型刀具刃磨等加工。装备

4、机械手腕、高能束源或CCD摄像机等末端执行器，还可以完成精密装配、特种加工和测量等作业。(5)结构简单、维护维修方便，并联机床运动部件少，并且主要由通用元件(滚珠丝杠、虎克较、球钱、伺服电机等)组成，这些通用组件可由专门生产厂家生产，因而机床的库存和制造成本低，加之布局敞开性好，因此维修量小且维修方便。(1)使用寿命长，由于受力结构合理，运动部件磨损小，且没有导轨，不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。(2)技术附加值高，并联机床具有“硬件”简单，“软件”复杂的特点，是一种技术附加值很高的机电一体化产品。正因为这样的特点，并联机床的坐标变换比较方便，没有实体坐标系，机

5、床坐标系与工件坐标系的转换全部靠软件完成。2并联机床发展过程中存在的问题：并联机床因为其种种优点，在当前世界各国引起了广泛的重视，但是因为当前一些技术性的问题，使并联机床的发展受到了一定的限制。主要表现在以下儿个方面。(1)振动问题：并联机床随着其动平台位姿的不同，其振动频率相应两数不同，其振动频率相应频带宽度远大于传统机床的振动频带相应宽度，这样在使用过程中就不可避免的存在着共振现象。如何在高速切削吋有效的避免共振现象，是并联机床走向实用化必须要解决的问题之一。另外，在理想条件下，并联机床伸缩杆所受力仅为轴向拉力和压力，但是，在实际情况下，考虑摩擦力、运动部件的重暈和惯性力时，伸缩杆在球

6、较处所受力与伸缩杆的轴线有一定的夹角，这个夹角会随着动平台位姿的变化而变化，这也是在高速切削时引起共振的原因之一。(2)缺乏高效运动学正解求解方法：并联机构逆解简单，正解复杂。比如，在Stewart平台中，当六根伸缩杆的t度固定时，可以唯一确定出动平台的位置，从而确定出刀具的轨迹，但是，当根据刀具的轨迹确定出动平台的位姿时，由动平台的一个位姿求解各伸缩杆的长度时，可能得出多个解，这样就给控制系统的运算和控制带來一定的难度。(3)关键基础零部件没有达到标准化、系列化的成果：并联机床由于其结构特点，有易于标准化、模块化的特点，但是，标准化、系列化工作在国内并没有引起相关的重视，造成并联机床的市

7、场化存在着较大的问题。(4)受热补偿的问题是并联机床制造者而对的主要问题2—，也是制约机床精度的一个重耍的误差來源，支链上的丝杠和球狡的快速运动产生大量的热，如何克服受热膨胀带來的问题也是设计者和制造者比较重视的问题。(5)控制软件的易操作性没有实现：并联机床的特点是“硬件”简单，而控制算法比较复杂，在控制方式上也与传统的机床有着很多的差别。由于传统数控机床的操作风格已经被广大相关工作人员所熟悉和接受，所以并联机床要走向