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2013年10月 刘 君:并联机床发展综述
先进制造技术课程大作业 2013年10月
并联机床发展综述
刘 君
天津大学机械学院机械制造及其自动化专业2013级硕士生
摘要:本文介绍了并联机床的基本概念、特征,以及通过与传统机床的对比,总结得出并联机床的优缺点。基于对国内外并联机床的研究现状的分析,指出了并联机床在走向实用化所面临的一些问题,并说明对并联机床未来发展趋势的展望。
关键字:并联机床;研究现状;展望
The Reviews of Parallel Kinematic Machine Development
LIU Jun
(School of Mechanical Engineering ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China)
Abstract: In this paper , the basic concepts and characteristics of PKM are presented . On this basis , the HYPERLINK app:ds:meritmerits HYPERLINK app:ds:andand HYPERLINK app:ds:demeritdemerits of PKM which compared with traditional machine tools are HYPERLINK app:ds:summarizesummarized . Through the analysis of development of PKM at home and abroad , some issues which must be faced during PKM stepping into utility are also presented , in the meanwhile , the further development trend are discussed .
Keywords: PKM(Parallel Kinematic Machine); development ; outlook
0 前言
早在1890~1894年,英国人Clerk J.Maxwell和A.Annheim就进行了空间机构理论的研究[1]。但并联机构真正的兴起要算到20世纪60年代以后,自从Stewart提出一种新型的6自由度空间并联机构以来,并联机构便以其结构简单、累计误差小、运动速度高等优点引起了国内外研究人员的广泛兴趣,因此,该机构也被命名为Stewart平台[2],如 图1 Sterart平台结构图
图1所示。
1 并联机床概述
1.1 并联机床及其相关概念
并联机床:是一种基于并联机构原理并结合现代机器人技术、机床技术而产生的一种新型数控机床,其基本的结构特征是并
联,即:由床身—刀具(动平台)—工件这一运动链中包含多条独立的主动支链,图 2
所示为一典型的 6 自由度并联机床。并联机床在国内也称作虚拟机床、变轴机床[3]、六条腿机床、六杆机床、六足虫机床等等,在国际上一般称为 Parallel Kinematic Machine (PKM),也有称为 Virtual Axis Machine tool、Linapod、Hexapod、Variax、parallel link machine 等的,但是PKM似乎已经成为目前国际上对并联机床约定俗成的称呼。
图2 INGERSOLL公司的并联机床
2013年10月 刘 君:并联机床发展综述
1.2 并联机床的分类
随着并联机床的快速发展,并联机床的形式也多种多样,大致可按如下进行分类:
(1) 按加工方式可分为外加工方式和内加工方式;
(2) 按动平台布置方式可分为立式和卧式;
(3) 按伸缩轴运动方式可分为轴伸缩式和轴滑动式以及轴摆动式;
1.3 并联机床与传统机床的基本特征比较
整体而言,传统的串联机构机床,是属于数学简单而机构复杂的机床,而相对的,并联机构机床则机构简单而数学复杂,整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算,因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机构。这种新型机床完全打破了传统机床结构的概念,抛弃了固定导轨的刀具导向方式,采用了多杆并联机构驱动,大大提高了机床的刚度,使加工精度和加工质量都有较大的改进。详细比较见下表[4]:
表1 并联机床与传统机床对比表
基本特征传统机床并联机床传动路线工作台(工件)—床身导轨—主轴—主轴(
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