并联机床发展的历史、研究现状与展望

文章介绍了并联机床的基本概念,详细阐述了国内外并联机床的发展历史、研究领域、现状和研究前沿,并对并联机床的发展趋势作了展望。     

并联机床的现状与发展

1　并联机床的发展背景及并联杆系机构自从世界上第一台机床诞生 ,随着机械工业的发展 ,机床从原始简陋的人力机床发展成现代的多种形式多种功能的数字控制的各种各样加工设备。但是这些机床基本上都遵循笛卡尔直角坐标系的运动原理被设计制造出来。从 1994年开始 ,人们兴奋地看到一种前所未有的新型机床———六条腿机床出现了。这种机床从运动理论到具体结构上都与传统机床截然不同———它没有滑台结构 ,没有沿Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向的滑台式结构的导轨———不管是矩形导轨、Ｖ形导轨、圆形导轨 ,还是别的什么导轨 ,而只用几根丝杠带动主轴…     

并联机床的研究与技术进展

并联机床,被誉为“21世纪新一代的数控加工设备”、“机床结构的重大革命”,必将对机床的理论研究、设计、制造等产生重要的影响。本文介绍了并联机床的组成及工作原理,并与传统机床作了性能上的对比,概述了并联机床的研究现状和技术上的进展。     

并联机床的历史、现状及展望

本文介绍了并联机床的基本概念、分类方法及其基本特性，详细地阐述了并联机床在国内外的发展历史、研究状况以及关键基础零部件的发展状况，在此基础上，分析了并联机床结构上的优缺点，表明了并联机床走向实用化所面临的一些问题，本文的最后对并联机床的发展趋势作了展望。     

3-TPT型并联机床静力学及刚度研究

以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题.首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度进行了研究,仿真出了该三杆并联机床的运动平台静力学特性及其刚度的变化曲线.研究结果表明:驱动杆所承受的最大载荷不超过运动平台负载的2.5倍,且随着运动平台远离Z轴,其Z方向刚度变化较其他方向尤为明显.这一分析为并联机床的结构优化设计和动力学研究提供了理论基础.     

七轴并联机床加工汽轮机叶片技术及其工作空间干涉检查研究

并联机构自从1980年就应用于机器人作业,但是第一台并联机床却出现在14年以后.目前,研究并联机床在铣削加工能力方面的文献很少,文章着力于研究并联机床在铣削加工尤其是加工自由曲面的能力.文中描述了并联机床在铣削加工汽轮机叶片的实际应用. 研究了基于UG CAD/CAM铣削汽轮机叶片技术,并考虑了并联机床粗加工和半精加工的效率和精加工的精度控制.UG CAM产生的刀具轨迹文件,不能直接被并联机床数控系统识别,所以必须进行后置处理,文中提出了面向七轴并联机床的刀具轨迹后置处理技术,以生成并联机床CNC系统可读的加工代码.最后为了避免机床在加工中的干涉,针对七轴并联机床的特性,提出了快速工作空间检查算法.     

虚拟轴并联机床研究的发展、关键技术及趋势

文章介绍了虚拟轴并联机床的概念和特点，简要地阐述了国内外虚拟轴并联机床的发展，结合图文详述了虚拟轴并联机床的最新研究领域和现状，并对虚拟轴并联机床的发展趋势作了详细的展望。     

并联机床运动学标定研究综述

在分析和总结有关并联机床运动学标定方面资料的基础上，详细地阐述了并联机床的加工误差源和运动学标定的进展情况。对并联机床的运动学标定研究提出了几点建议，并指出运动学标定是提高并联机床静态精度的有效方法。     

基于3-PRS-PP的并联机床工作空间研究

工作空间是机床操作器的工作区域,它是衡量并联机床性能及加工能力的重要指标,是机床工作能力的直接反映.本文研究了一种基于3-PRS-PP并联机床工作空间,通过考虑其结构约束条件,采用极坐标搜索法确定了并联机构的工作空间边界点,并在此基础上绘出了工作空间边界曲面的图形,得到了机床工作空间的三维仿真模型,并分析了机床结构参数对工作空间的影响.     

新型6—SPS三型平台并联机床工作空间研究

工作空间是并联机床的重要性能指标。研究了一种以6-SPS并联三维平台机构为原形的新型6自由度并联机床的工作空间,基于位置反解方程并考虑其结构约束条件。求出其定位姿工作空间任意截面的轮廊廓图,分析了机床结构参数对工作空间大小的影响,这对该并联机床的合理设计和使用很有意义。     

并联机床的运动仿真研究

利用三维建模软件UG对并联机床进行了实体建模,并完成了整个机构的参数化建模与并联机床的虚拟装配。完成了并联机床的运动仿真研究,并针对机床加工中螺旋线加工轨迹进行了仿真,解决了加工过程中曲率变化较大情况下的仿真问题,可以进一步提高机床的整体设计质量以及缩短机床的研发周期。     

高性能直驱混联数控机床静刚度分析

基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。     

5-UPS/PRPU五自由度并联机床基准位形的确定

确定了5-UPS/PRPU五自由度并联机床的刀尖点的空间搜索范围,计算出该搜索范围内动平台的位姿,将这些动平台位姿进行几何约束条件的检验,通过对满足几何约束条件的动平台位姿的雅可比矩阵的3个灵巧度指标分析,以综合误差系数为机床性能评价指标,搜索出并联机床的基准位形,为并联机床工件坐标系定位算法的研究提供了理论基础。     

新型并联式六自由度机床的工作原理,技术特点及设计型式

新型并联式六自由度机床是一种基于并联式六自由度机构的机床，与传统机床相比，该机床具有不同的工作原理和优越的性能。本文探讨了这种机床的工作原理、技术特点和设计型式，并提出了一种将液压传动方式应用于该机的新构思。     

五轴并联机床的标定仿真

建立标定模型,用逆向运动学标定方式模拟了一新型五轴并联机床的标定过程,结果表明这种标定方法的算法收敛快、鲁棒性好.由于将并联机床的固定参考系的姿态参数也考虑进标定模型中,使得这一模型可以消除测量的系统误差对并联机器人标定精度的影响,进一步提高并联机器人的标定精度.这些分析结果为并联机床的标定试验提供理论分析基础.     

平面并联机构与电主轴耦合系统动态性能研究

并联机床的动态性能是影响其精度的主要因素之一,因此,必须从平面并联机构与电主轴耦合系统的角度出发,研究动力学参数变化对平面并联机床动态性能的影响.根据已建立的平面并联机构与电主轴耦合系统动力学模型,运用数值方法研究了动力学参数变化对耦合系统动态性能的影响.结果表明平面并联机构的动力学参数对耦合系统动态性能的影响占主导地位.相比较而言,电主轴的动力学参数对耦合系统的动态性能影响较小.因此,在提高平面并联机床的加工精度和动态性能时,应该着重考虑平面并联机构,适当地增大并联杆件的刚度和阻尼.     

三自由度并联机床动态有限元分析

对并联机床进行动态性能分析有着重要意义。应用工程分析软件,建立了一种三自由度并联机床整机的有限元模型,对整机进行了模态分析,提取了整机前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机床动载荷的响应情况,在模态分析的基础上对整机进行了谐响应分析,得到了动平台、球铰、滑鞍等关键部位的频率位移响应曲线。分析结果表明,机床的第2阶和第4阶固有频率对机床动态性能影响最大。球铰结合部为机床结构中薄弱环节,由此提出了机床结构优化设计建议,将球形铰链更换为虎克铰链,从而提高了机床的动态性能。     

三自由度混联机床的机构误差分析与仿真

文章提出了一种新的三自由度混联机床构型,基于Solidworks建立其三维实体模型.利用误差独立作用原理,建立了误差分析数学模型.通过矩阵分析方法结合运动学徽分方程,分析了并联机床静态误差,得到固定平台校链点位里误差、驱动杆长度误差与运动平台位里误差的映射关系,并对机构误差在工作空间内的分布规律进行了仿真,为混联机床的误差补偿提供了理论基础.     

3-UPS并联机床动态特性仿真研究

以3-UPS并联机床为研究对象，应用虚拟样机技术建立了机构参数化仿真模型，给出了并联机床虚拟样机联合仿真设计方案。通过对样机模型动力学分析，确定了影响整机动态性能的关键部件，采用通用有限元软件ANSYS完成这些部件的弹性体建模。通过动态仿真分析给出了弹性并联机构的动态响应、固有频率等动态特性参数，为并联机床整机的优化设计奠定了基础。     

并联机床振动仿真分析

以三平动非对称并联机床(3-2SPS)为研究对象,研究单支链各个机构的振动模型,并推导出整条支链的等效振动模型,建立单支链以及机床整机的多自由度振动系统的微分运动方程,运用MATLAB软件对多自由度无阻尼振动的多阶固有频率进行仿真分析,得到机床在工作空间内前两阶固有频率,为机床后续的优化设计和加工生产提供了参考。