新型直驱四轴混联数控机床运动学分析.pdf

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1、设计与研究Des_叼nandResea『Ch新型直驱四轴混联数控机床运动学分析陈静(博世汽车柴油系统股份有限公司技术研发中心，江苏无锡214000)摘要：基于模块化设计技术，提出了一种完全由直线电动机驱动的新型四轴混联数控机床，并介绍了其基本结构型式。以该机床并联主轴模块为研究对象，建立了主轴机构运动学方程，并给出了机构的位置正逆解。由此得到机床主轴的工作空间分布。最后。基于雅克比矩阵，对主轴机构进行了运动性能仿真研究，为机床主轴的运动性能优化和运动控制提供了理论依据。关键词：并联主轴机构直线电动机运动学分析雅克

2、比矩阵中图分类号：TG659，TH11文献标识码：AKinematicsanalysisofanovel4-axishybridCNCmachinetooldrivenbylinearmotorsCHENJing(DieselTechnologyR&DCenter，BoschAutomotiveDieselSystemCo．，Ltd．，Wuxi214000，CHN)Abstract：Anovel4一axishybridCNCmachinetooldrivencompletelybylinearmotorsispr

3、oposedbasedonthemodulardesigntechnology，andthenitsbasicstructureisdescribedinthispaper．Toparallelspindlemechanismasaresearchobject，thekinematicsequationofparallelmechanismisbuilt，andthenthedi-reetandinversepositionsolutionsaregiven．Sothatthedistributionofwork

4、spacecouldbeobtained．Fi—nally，kinematicsperformanceofspindleissimulatedbasedonJacobianmatrix．Theanalysisresultscanbeusedasareferenceforoptimizationofkinematicsperformanceandmotioncontrolformachinetoolpar·alMspindle．Keywords：ParallelSpindleMechanism；LinearMoto

5、r；KinematicsAnalysis；JacobianMatrix作为新型数控加工装备，并联机床相对于传统数活性和实用性，从而为并联机床的应用拓展了发展空控机床具有刚度高、承载能力强、动态性能好等诸多优间。直线电动机驱动伺服系统是当前国际上公认点，因而具有十分广阔的应用前景。然而，随着研究的的最具前途的高速、高精度数控机床快速进给系统，采不断深入，研究人员发现多自由度并联机床存在诸多用直线电动机和智能化数字式伺服控制的高速加工中缺陷，如工作空间小、奇异位形、运动耦合、加工精度低心已成为当前主要机床制造商竞相研

6、究和开发的关键等，限制了并联机床的进一步实用化。因此，出现了基技术和产品。。直线驱动技术的应用将原始的回转于少自由度并联机构的混联机床。混联机床属于并联运动转变为直接的直线运动，因此机床的速度、加速机床概念范畴，在结构上扩大了工作空间，同时降低了度、负载刚性、精度以及动态性能彻底得到改观。机床设计和控制的难度。可以说，混联机床更具有灵博世汽车柴油系统股份有限公司致力于先进的柴制开发大型高效数控旋风铣床。打破了国外技术垄断同类产品先进水平，替代进口并投入生产应用，实现了和封锁，解决了国内大型、精密、高效、数控螺纹加

7、工设大型、高速、重载、精密滚珠丝杠国产化加工。备设计理论与工艺基础问题、关键部件设计与制造技(编辑余捷)术问题、硬铣削加工精度控制与动态补偿技术问题；掌(收稿日期：2012—06—21)握了具有自主知识产权的高效螺纹硬铣削加工机床制文章编号：121245如果您想发表对本变的看法。请将文章编号填入读者意见调查裹中的相应位置。造技术。该产品在加工精度和加工效率方面达到国外同家科技支撑计划项目(2006BAF01B09)·168·‘uI‘平弗0‘删．DesignandResea『Ch设计与研究油发动机高压共轨系统和尾气

8、后处理系统相关产品的头可实现立卧转换功能。研发。为满足产品开发过程中，专用、复杂零部件的高2运动学分析精密、高效率的数控加工需求，基于模块化设计技术，研制开发出完全由直线电动机驱动的新型四轴混联数2．1运动学方程的建立控机床。以该机床并联主轴模块为研究对象，建立了在图2中，以主轴轴线与XY工作台面交点位置其运动学方程，研究了主轴机构位置正逆解和工作空为原点建立固定坐标系{