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數(shù)控機(jī)床設(shè)備的并聯(lián)分析報(bào)告
作者:admin    發(fā)布日期:2018/8/14     關(guān)注次數(shù):     二維碼分享

數(shù)控機(jī)床設(shè)備并聯(lián)是基于空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺(tái)原理開發(fā)的,是近年才出現(xiàn)的一種新概念數(shù)控機(jī)床,它是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與機(jī)床結(jié)合的產(chǎn)物,是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、刀具作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷,可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測量多種功能,更能滿足復(fù)雜特種零件的加工。

自其1994年在美國芝加哥機(jī)床展上首次面世即被譽(yù)為是“21世紀(jì)的機(jī)床”,成為機(jī)床家族中較有生命力的新成員。并聯(lián)機(jī)床的特點(diǎn)整體而言,傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床,是屬于數(shù)學(xué)簡單而機(jī)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)床,而相對(duì)的,并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床則機(jī)構(gòu)簡單而數(shù)學(xué)復(fù)雜,整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)牽涉到相當(dāng)龐大的數(shù)學(xué)運(yùn)算,因此虛擬軸并聯(lián)機(jī)床是一種知識(shí)密集型機(jī)構(gòu)。這種新型機(jī)床完全打破了傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)的概念,拋棄了固定導(dǎo)軌的刀具導(dǎo)向方式,采用了多桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),大大提高了機(jī)床的剛度,使加工精度和加工質(zhì)量都有較大的改進(jìn)。

另外,由于其進(jìn)給速度的提高,從而使高速、超高速加工更容易實(shí)現(xiàn)。由于這種機(jī)床具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度以及重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用,因此受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由并聯(lián)、串聯(lián)同時(shí)組成的混聯(lián)式數(shù)控機(jī)床,不但具有并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn),而且在使用上更具實(shí)用價(jià)值。

隨著高速切削的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)串聯(lián)式機(jī)構(gòu)構(gòu)造平臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛性與移動(dòng)臺(tái)高速化逐漸成為技術(shù)發(fā)展的瓶頸,而并聯(lián)式平臺(tái)便成為較佳的候選對(duì)象,而相對(duì)于串聯(lián)式機(jī)床來說,并聯(lián)式工作平臺(tái)具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低。機(jī)床機(jī)械零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)造平臺(tái)大幅減少,主要由滾珠絲杠、伺服電機(jī)等通用組件組成,這些通用組件可由專門廠家生產(chǎn),因而本機(jī)床的制造和庫存成本比相同功能的傳統(tǒng)機(jī)床低得多,容易組裝和搬運(yùn)。結(jié)構(gòu)剛度高。

由于采用了封閉性的結(jié)構(gòu)使其具有高剛性和高速化的優(yōu)點(diǎn),其結(jié)構(gòu)負(fù)荷流線短,而負(fù)荷分解的拉、壓力由六只連桿同時(shí)承受,以材料力學(xué)的觀點(diǎn)來說,在外力一定時(shí),懸臂量的應(yīng)力與變形都較大,兩端插入次之,再來是兩端簡支撐,其次是受壓的二力結(jié)構(gòu),應(yīng)力與變形都較小的是受張力的二力結(jié)構(gòu),故其擁有高剛性。其剛度重量比高于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。加工速度高,慣性低。

如果結(jié)構(gòu)所承受的力會(huì)改變方向,(介于張力與壓力之間),兩力構(gòu)件將會(huì)是較節(jié)省材料的結(jié)構(gòu),而它的移動(dòng)件重量減至較低且同時(shí)由六個(gè)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng),因此機(jī)器很容易高速化,且擁有低慣性。加工精度高。由于其為多軸并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成,六個(gè)可伸縮桿桿長都單獨(dú)對(duì)刀具的位置和姿態(tài)起作用,因而不存在傳統(tǒng)機(jī)床(即串聯(lián)機(jī)床)的幾何誤差累積和放大的現(xiàn)象,甚至還有平均化效果;其擁有熱對(duì)稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),因此熱變形較小;故它具有高精度的優(yōu)點(diǎn)。多功能靈活性強(qiáng)。

由于該機(jī)床機(jī)構(gòu)簡單控制方便,較容易根據(jù)加工對(duì)象而將其設(shè)計(jì)成專用機(jī)床,同時(shí)也可以將之開發(fā)成通用機(jī)床,用以實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、磨削等加工,還可以配備必要的測量工具把它組成測量機(jī),以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多功能。這將會(huì)帶來很大的應(yīng)用和市場前景,在國防和民用方面都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。使用壽命長。

由于受力結(jié)構(gòu)合理,運(yùn)動(dòng)部件磨損小,且沒有導(dǎo)軌,不存在鐵屑或冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌內(nèi)部而導(dǎo)致其劃傷、磨損或銹蝕現(xiàn)象。Stewart平臺(tái)適合于模塊化生產(chǎn)。對(duì)于不同的機(jī)器加工范圍,只需改變連桿長度和接點(diǎn)位置,維護(hù)也容易,無須進(jìn)行機(jī)件的再制和調(diào)整,只需將新的機(jī)構(gòu)參數(shù)輸入,變換座標(biāo)系方便。

數(shù)控機(jī)床

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