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1、机电工程2001年第18卷第4期Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.18No.42001·5·并联机床的发展现状与展望陈文家,王洪光,房立金,赵明扬(中国科学院机器人学开放研究实验室,辽宁沈阳110015)摘要:论述并联机床的发展现状及与传统机床的区别。在对国内外典型并联机床样机的工作原理分析的基础上,指出目前并联机床研究中所面临的主要问题,并对并联机床的研究发展方向进行了展望。关键词:并联机床;发展现状;展望中图分类号:TG5文献标识码:A文章编号:1001-4551(2001)04-0005-05TheState2of2The2Arta
2、ndProspectsofParallelMachineToolsCHENWen2jia,WANGHong2guang,FANGLi2jin,ZHAOMing2yang(OpenresearchlabofRobot,ChineseAcademyofsciences,Shengyang110015,China)Abstract:Inthispaper,thestate2of2the2artofparallelmachinetoolsandtheirdifferencefromconventionalmachinetoolarebrieflyaddressed.Onthebasisofanaly
3、sisanddiscussiononworkingtheoryaboutseveralkindsofparallelmachinetoolproto2types,themainproblemsondevelopmentofparallelmachinetoolarementioned,inthemeanwhile,thefurtherdevelopmenttrendarediscussed.Keywords:ParallelMachineTool;thestate2of2the2art;prospects1引言此其运动惯性大,动态性能较差。同时,产生的切削并联机床(亦称6(3)力沿开链传递,
4、使每一部件的缺陷都会对切削精度条腿机床、虚轴机床)是产生影响。这种机床的优点是各轴运动相互独立,90年代中期问世的一种运动控制比较简单。新型数控加工装备,其基基于并联机器人开发的并联机床,由于其运动本特征是安装工具的动平台由几个简单的串联运动链并行驱动,与传统串平台由多个支路联接到联结构的机床相比,具有如下优点[1]:固定平台,通过这些支路(1)系统刚度重量比大。因采用并联、闭链杆上的作动器(主动副)驱图1典型的并联机床系结构,在准静态情况下传动构件理论上为仅受拉、动动平台运动以改变工原理简图压载荷的二力杆,故传动机构的单位重量具有很高具在空间的位置和姿态,从而实现工具相对工件的的承载能力;
5、进给运动,如图1示。并联机床实质上是并联机器(2)响应速度快。运动部件惯性的大幅度降低人技术与机床技术相结合的产物,它与传统结构形有效地改善了伺服控制器的动态品质,允许动平台式的数控机床相比具有许多优点。传统机床中,驱获得很高的进给速度和加速度,因而特别适合于各动刀具与工件作相对运动的进给轴按照笛卡尔坐标种高速数控作业;布置,为串联、开链结构。为了实现5轴加工,需在(3)机械本体的体积精度较高。各关节误差能传统的3轴机床上再增加两个轴来控制刀具的姿够相互抵消一部分,而串联结构机床各关节的误差态,所有这些轴都按串联结构布置。当一个轴运动是积累的;时,需带动串联运动链上后面的所有轴一起运动,因(
6、4)环境适应性强。易于可重构和模块化设收稿日期:2001-06-06作者简介:陈文家(1962-),男,江苏扬州人,中国科学院沈阳自动化研究所博士研究生。研究方向:机器人学、并联机床。·6·Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.18No.42001机电工程2001年第18卷第4期计,可构成形式多样的布局和自由度组合;长杆)的一端通过滑块(或丝杠螺母副)沿固定平台(5)技术附加值高。并联机床具有”硬件”简导轨移动(简称“腿滑动”)来改变动平台的位置及姿单、”软件”复杂的特点,是一种技术附加值很高的机态;另一种形式为通过各分支链杆长的伸缩(简称电
7、一体化产品。“腿伸缩”)来改变动平台的位置及姿态。因此,并联机床是一种具有良好应用前景的新2.1“腿伸缩”的6条腿机床一代制造装备。在现已推出的并联机床机型中,大多数属于这2并联机床的发展现状种类型。这类机床所采用的并联机构就是最典型的国内外学术界和工程界对研究和开发并联机床6自由度Stewart平台,如图1示。即动平台通过6都非常重视。1994年在芝加哥国际机床博览会条可伸缩的腿与固定平台相连,通过控制6条
