基于RGRR-Ⅰ并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究.pdf

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1、·机械制造·顾若波，等·基于RGRR-I并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究基于RGRR-I并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究顾若波，姜铭，陈秋亮(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：传统的串联式数控机床存在刚度低的缺点。并联双自由度转动机构RGRR-I刚度高，且有着工作空间／机构尺寸比大、耦合为零、制造容易等一系列的优点。运用RGRR-I构造的并联双自由度转动刀头摆动精度高、工作空间大。基于混联五轴联动车床的工作要求，研究能实现绕xyz三个直线运动坐标移动，两个运动轴坐标回转的混联五轴联动机床，分析其工作机理，建立有关模型。该

2、研究也可为其他混联机床的设计与制造提供借鉴。关键词：混联机床；转动；刚度；自由度中图分类号：TH112文献标志码：B文章编号：1671—5276(2014)01-0037—02ResearchonHybridMachineToolBasedonRGRR—IGURuo-bo，JIANGMing，CHENQiu-liang(ColegeofMechanicalEngineering，YangzhouUniversity，Yangzhou225127)Abstract：Thedisadvantageofthetypicalseriesmachinetoo

3、lislowstifness．butRGRR—Iisnotonlycharacteristicofhighstif-ness，butalsoofafewmovingparts，bigcomparisonofworkspacetodimension，easymanufacture。etc．The2-DOFparalelbittoolstructurewithRGRR—Ihastheadvantagesofhighprecisionandlargeoperationspace．Accordingtotherequirementsofhybridma-c

4、hinetool，thispaperresearchesonthehybridmachinetoolwhichcantravelalongtheaxisofxyzandrotatewithtwoaxis0frevolu-tion，analysesitsworkingprincipleandsetsupthemode1．Thestudyalsogivesareferencetothedesignandmanufacturingofotherhybridmachinetools．Keywords：hybridmachinetools；rotation；

5、stifness；degreeoffreedom机器人，如德国Dyna-M型混联加工中心和Vl00型立式0前言车削中心、瑞典基于3自由度Tricept并联机器人的TMC845型5坐标数控铣床、德国采用SpritZ3型并联主轴部五轴联动机床，由于自由度多达5个，刚性对切削速度件的Ecospeed型大型加工中心等。文献[8—10]介绍了国和加工品质的影响尤为突出。目前五轴联动机床结构的主内学者研究混联机器人的进展。流是采用传统的串联结构，串联机构是现代加工装备中最常RGRR-I~动机构工作空间／机构尺寸比大、机构耦合度用的结构类型，理论上具有工作范围大

6、，灵活性好等特点，但为零、无奇异位形且具有高刚度的特点，在机器人、机床等方精度低，刚性差，为提高精度和刚性，不得不将部件制造得宽面得到运用“。本文运用RGRR—I并联双自由度转动机构大厚实，由此导致了活动范围和灵活性能的下降J。近年构造出了双自由度转动刀头，具有刀具的高速旋转(用于切来，并联机构由于具有运动部件质量轻，惯量小，更有利于实削)和Y轴的转动；结合传统的三坐标数控机床与单自由度现高速的进给运动，理论精度高(避免了串联结构那样，各轴回转工作台，设i十制造出一种新型混联五轴机床。运动误差的累积和放大)等优点而得到迅猛发展；但目前的并联机构普遍

7、存在工作空间较小，难以测量空间位置导致不1RGRR-I并联摆动刀头设计易实现精确补偿，运动编程较复杂等不足，因此限制了其在机械工程行业更广阔的发展。图1为RGRR—I并联双自由度转动机构(简称串联、并联机构在结构和性能特点上的对偶关系，决RGRR-I)，构件0为机架，圆锥齿轮1(中心轮)和圆锥齿定了它们在应用上不是替代关系而应是优势互补l83。混轮2(行星轮)啮合于点，圆锥齿轮1与圆锥齿轮2的回联机器人混合了并联机构和串联机构，并兼具两者的特转轴心线相交于0点，圆锥齿轮1的运动输入控制圆锥点，在很大程度上克服了纯并联机器人工作范围小的缺齿轮2绕着其

8、自身轴线的旋转，幅度为0。一360。；系杆3点，使并联机器人的应用更具灵活性和实用性，各种不同的运动输入控制圆锥齿轮2绕着