3-UPS并联机床动平台的干涉校验分析

以一种3-UPS并联机床为研究对象。主要围绕动平台的各部件分析了在机床运动过程中安装在动平台上的电主轴与各铰链点以及各杆件不发生干涉的条件。并建立了相应的干涉校验判别式。从而为机床的结构设计、实际工作空间的检验以及并联机床运动仿真等提供了一定的理论依据。     

虚拟环境下并联机床的参数化建模与干涉校验

以Stewart型并联机床为对象，在虚拟环境下进行了样机零部件的参数化设计和装配。通过分析并联机床工作空间，建立了描述样机不发生干涉工作空间的新的数学模型，实现了工作空间计算的参数化和三维仿真。研究了刀具运动轨迹的快速干涉校验和机床加工运动过程的适时三维动态仿真。     

哈量创新的并联加工中心前景广阔

哈尔滨量具刃具集团研制开发的并联加工中心，是由六自由度空间并联机构组成的，即用6根可伸缩杆通过虎克铰将固定平台与动平台相连，当改变6根可伸缩杆的杆长时，动平台就可以得到不同的位置和姿态，动平台上装有电主轴；在工作台上置放一个数控转台，从而实现空间任意复杂形状的曲面加工。机床上安装有圆盘式刀库。     

3-UPS并联机床驱动杆结构参数对工作空闻的影响分析

以一种3-UPS并联机床为对象,研究了其工作空间的特点,并分别分析了驱动杆的长度变化范围和驱动杆两端铰链点的转角变化范围对工作空间形状的影响情况。通过研究其驱动杆的结构参数对机床工作空间的影响所得的结论,对于确定此并联机床的工作空间形状,以及根据工作空间的大小进行机床的结构尺寸设计都具有重要意义。     

3-UPS并联机床驱动杆结构参数对工作空间的影响分析

以一种3-UPS并联机床为对象,研究了其工作空间的特点,并分别分析了驱动杆的长度变化范围和驱动杆两端铰链点的转角变化范围对工作空间形状的影响情况.通过研究其驱动杆的结构参数对机床工作空间的影响所得的结论,对于确定此并联机床的工作空间形状,以及根据工作空间的大小进行机床的结构尺寸设计都具有重要意义.     

并联机床工作空间快速校验与仿真

根据并联机床工作空间的定义及几何约束条件 ,提出了工作空间快速定位校验算法和许用平台倾角[β]x ,y ,z 的概念 ,论述了用许用平台倾角 [β]x ,y,z 组成的工作空间文件描述并联机床不发生干涉的工作空间的思想。在此理论基础上 ,利用VC6 .0开发了并联机床刀具轨迹干涉校验模块 ,该模块实现了对UG的CAM模块产生的刀具路径进行快速校验的功能。同时 ,应用OpenGL ,实现了对并联机床工作空间和机床加工运动过程的三维仿真     

6-UPS并联机床误差分布特性

为确定6-UPS交叉杆式Stewart型并联机床BJ-04-02(A)的加工精度特性,运用逆向思维方式,从刀具平台发生给定位置误差、姿态误差时驱动杆长度的变化中获得机床精度信息。计算了工作空间内各位置点、各姿态下刀具平台发生给定位置误差、姿态误差时驱动杆长度的变化量;通过极值、倒数等运算,获得了单位杆长误差引起的刀具平台位置、姿态误差的上下限,并给出了位姿误差在工作空间内的分布特性。     

基于MATLAB的6自由度并联机床结构尺寸设计的研究

以给定旋转抛物体工作空间的6—SPS并联机床为例,应用MATLAB软件,分析给定工作空间并联机床结构尺寸之间的关系,研究并联6杆机床运动平台半径、固定平台半径以及平台高度对整体结构尺寸的影响。     

并联杆系机床结构干涉

通过对并联杆系机床结构干涉问题的研究 ,分析影响机床加工尺寸范围的因素 ,建立了并联机床支承腿之间及虎克铰结构干涉的数学模型 ,为并联机床的结构系列化设计提供了依据 ,并做了实例计算。     

并联杆系机床结构干涉

通过对并联杆系机床结构干涉问题的研究,分析影响机床加工尺寸范围的因素,建立了并联机床支承腿之间及虎克铰结构干涉的数学模型,为并联机床的结构系列化设计提供了依据,并做了实例计算。     

一种新型运动副及其在并联机床上的应用

提出了一种基于新型运动副——复合球铰的虚拟轴机床,它是由5-SPS分支组成的并联机构,其中3个分支汇交于一个三重球铰,另2个分支汇交于一个二重球铰,两个球铰固接在一起形成一个复合球铰,代替了并联机构的活动平台,而且机床主轴位于复合球铰中心线上。这种基于复合球铰的5个分支新型虚拟轴机床与基于Stewart平台机构的6个分支的虚拟轴机床相比具有同样多的实用自由度,并且机床结构简单、解耦,其正反解计算及控制亦相对简单。探讨了5分支机床的结构形式,尤其对关键结构——复合球铰的结构,机构位置反解,以及一定姿态下的可达工作空间进行了分析和计算。这种新型虚拟轴机床在空间曲面加工领域将有着广泛的应用前景。     

并联机床参数设计

在已有文献的基础上 ,提出用于空间任意曲面高速切削加工的并联机床 ,其切削加工空间应是在任何位置下动平台最大姿态角 βmax =30 的连续单连域回转空间。为使形状实用 ,限制空间成高径比H/D =0 .7的圆柱体。机床设计参数的确定采用逆向设计法 ,充分利用了已有机床部件的极限参数 (球铰极限摆动角 )。计算所得曲线 ,用于机床设计时 ,可迅速确定机床主要参数与空间尺寸规模 ,供方案比较与选择。研究结果表明 ,并联机床实用化须解决的主要问题之一是 :球铰副的极限摆动角rpM至少应 4矿。     

小型数控车床热态性能的分析优化与实验辨识

针对CMK系列小型数控车床运行过程中普遍存在的主轴"翘头"问题,试图通过热变形分析与实验辨识相结合的方法找出上述问题的成因,并给出相应的优化方案,因此,建立了基于有限元法的机床热态特性分析模型来解析整机温度场,同时,通过热应力耦合分析预测了机床各部分的热变形以及主轴的热倾斜,随后,利用红外热成像仪测量、验证了整机温度分布,通过特别设计的六个测点三个方向的热变形实验辨识了主轴系统的热倾斜特性,最后,以降低主轴热倾斜角为目标,给出了提升机床热态性能的两种方案,热优化设计和采用人造花岗岩床身。     

A hybrid 5-axis CNC milling machine

5-Axis CNC milling machines are important in a number of industries ranging from aerospace to consumer-die-mold machining because they can deliver high machining accuracy with a spindle tilting capacity. Most of these machines have serial mechanisms so that modest static and dynamic stiffness become very critical design issues when high speed machining capability is required. Parallel mechanisms have recently received attention from machine tool designers because of their inherent potential for stiffness and because of their compactness. However, much of the promised advantages of parallel machines only occur within a very small region of their workspace. We discuss some of the kinematic and structural challenges to extract machining performance from serial and parallel machines. We compare a hybrid machine, which combines serial and parallel mechanisms, with typical serial and parallel machines such as Euler angle machines and a hexapod. In particular, we consider singularities, reversal characteristics, and manufacturability. We show that hybrid machines can benefit from the advantages of serial and parallel mechanisms while avoiding most potential pitfalls. However, hybrid structures can suffer from the manufacturing problem of over-constraint. We show that the degree of over-constraint depends on machine size. We have designed a small hybrid 5-axis motion platform, the MIT-SS-1, which can tolerate this over-constraint through a novel layout of axes. We show that this structure has potential as a small 5-axis CNC milling machine.     

一种新型并联机床的位置正反解

提出一种基于新型的运动副——复合球铰的虚拟轴机床,它是由5-SPS分支组成的并联机构,其中3个分支交于一个三重球铰,另2个分支交于一个二重球铰,两个球铰固接在一起形成一个复合球铰,代替了并联机构的活动平台,而且机床主轴位于复合球铰中心线上。该机床的特点是结构简单、解耦。针对机构模型建立了约束方程,利用解析法求解机构的位置正反解,并绘制出机构装配简图。     

Automatic selection of cutter orientation for preventing the collision problem on a five-axis machining

The rotation joints of a five-axis machine tool can offer freedom and appropriate rotation to prevent interference problem between workpiece and the cutter. However, to a five-axis machine tool, it is quite difficult to determine the collision-free cutter orientation. Over this problem, a two-stage cutting tool collision check method is proposed to prevent the collision problem during the cutting process on a five-axis machine tool. The proposed method is capable of determining the collision free ball-end cutter orientation automatically. The first stage is to obtain the tilting and collision-free angle range in the plane that is normal to the tool path obtained. Next, a checking cone generated from this collision-free tool axis range is used for the second collision check. The collision region is formed by the intersection of the neighboring surfaces. This implies a collision-free yaw angle range. The final cutting tool orientation is determined automatically by referring the original spindle axis and the least angular variation from the spindle axis. Finally, the implementation issue is discussed with example.     

新型并联机床静刚度特性的有限元分析及优化设计

静刚度分析是机床设计的重要内容之一,对一种新型龙门式并联机床的平面并联机构进行了研究,通过位置逆解求出了广义全工作空间;建立了整机静刚度的有限元模型,得到动平台在广义工作空间下的刚度分布规律;找出影响Z向位置精度的关键因素并进行了优化设计,为进一步改进并联机床提供重要的依据。     

虚拟轴机床作业空间快速检验算法的研究

根据虚拟轴机床的结构和运动特点,提出在机床的运动学分析中运用单开链方法,只进行一次运动学逆解计算就可求出全部运动变量的值,包括从动铰的运动坐标,因此适合于作业空间的快速经验。基于一台实际的虚拟轴机床－－VAMT1Y,对该算法进行了应用和验证。     

三杆混联数控机床的运动学研究

介绍了一种3-TPS(RRR)型混联机床,该机床既可进行立式加工,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工。在工作头下面安装一个数控转台,并配置自动换刀系统后,机床可进化为一台五轴联动的数控加工中心。在分析其约束机构的基础上,给出了机构的位置、速度、加速度逆解方程及雅可比矩阵的计算公式,并进行了机床的工作空间分析。理论分析表明,3-TPS(RRR)型混联机床运动学方程形式简洁,计算简单,控制计算方便,在运动空间内无运动干涉和耦合,无奇异点和不定形位,可操作性良好,有效工作空间大。     

并联机床工作空间分析及实时运动仿真的研究

根据哈尔滨工业大学研制的第一台并联机床设计图纸,按照其结构尺寸,动平台的姿态要求及并联机床的几何约束,以刀头点为基准计算出该并联机床的工作空间,利用VC＋＋调用OpenGL图形函数对机床各部分零件进行参数化实体造型;然后按照各零件之间的装配关系进行实体装配,并经过渲染形成具有真实感的,参数化的并联机床实体造型。根据给定刀头点的轨迹和轨迹上各点对应刀具轴线矢量（一般为曲面上点的法 矢）,采用逆解的方法,实时,动态地显示出并联机床的工作过程,同时检查各几何约束条件。