国产精品乱码一区-性开放网站-少妇又紧又爽视频-西西大胆午夜人体视频-国产极品一区-欧美成人tv-四虎av在线-国产无遮挡无码视频免费软件-中文字幕亚洲乱码熟女一区二区-日产精品一区二区三区在线观看-亚洲国产亚综合在线区-五月婷婷综合色-亚洲日本视频在线观看-97精品人人妻人人-久久久久久一区二区三区四区别墅-www.免费av-波多野结衣绝顶大高潮-日本在线a一区视频高清视频-强美女免费网站在线视频-亚洲永久免费

機械社區(qū)

標題: 并聯(lián)機床發(fā)展探討 [打印本頁]

作者: yangshuocn 時間: 2011-1-1 12:32
標題: 并聯(lián)機床發(fā)展探討
機床是裝備制造業(yè)的核心設(shè)備，經(jīng)過了長期的發(fā)展完善過程，自18世紀以來已經(jīng)經(jīng)歷了三個重要的發(fā)展階段。在第一個階段機床采用的是集中的驅(qū)動傳動，由蒸汽機或直流電動機-發(fā)電機組集中提供能源，通過傳動系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)運動和動力輸送到每臺設(shè)備，單臺機床不能獨立工作。后來交流電動機的問世，使機床進入了第二個發(fā)展階段。機床改由一臺或多臺交流電動機驅(qū)動，克服了集中驅(qū)動方式的不足。第三個階段是機床的數(shù)字化控制和信息化階段在這一時期，電子和計算機技術(shù)與機械加工過程聯(lián)系起來，機床開始采用伺服驅(qū)動和數(shù)字控制。而這一類采用數(shù)字控制或計算機控制的機床也被人們稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床在高精密高效率機械加工領(lǐng)域扮演了重要的角色，特別是多軸聯(lián)動、可加工復(fù)雜零件的高檔數(shù)控機床更是成為競爭的制高點。西方國家也把高檔數(shù)控加工技術(shù)列為其技術(shù)出口限制范疇。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，對生產(chǎn)過程的要求不斷提高，特別是對資源環(huán)境方面的要求越來越高，要求機械加工過程更加高效、精密、清潔，更加節(jié)省資源。并聯(lián)機床屬于新結(jié)構(gòu)機床，其主要特征在于機床中采用了不同于傳統(tǒng)機床的并聯(lián)機構(gòu)。1994年的芝加哥機床展覽會上，Giddings&Lewis公司和Ingersoll公司分別推出了基于并聯(lián)機構(gòu)的六足機床。當時被媒體譽為“機床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“21世紀的數(shù)控加工裝備”。并聯(lián)機床逐步成為制造業(yè)的研究熱點，從而引起了各國機床行業(yè)的極大興趣和廣泛關(guān)注。并聯(lián)機構(gòu)在諸多領(lǐng)域的成功應(yīng)用并聯(lián)機構(gòu)本身的研究和應(yīng)用很早就已經(jīng)開始了。1947年，英國人Gough采用并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計了一種6自由度的輪胎測試機，這種機構(gòu)被稱為六足結(jié)構(gòu)(Hexapod)。1965年，Stewart的著名論文問世，他設(shè)計了一種含有3個支鏈的6自由度運動平臺，并提出將其應(yīng)用于飛行模擬器。Stewart通過研究論文的方式第一次向世界展示了并聯(lián)機構(gòu)，引起了學(xué)術(shù)界的興趣，人們也常將這類并聯(lián)機構(gòu)稱為Stewart機構(gòu)。1964年美國工程師Klaus Cappel提出了一個稱為八面體的六腿機構(gòu)并利用并聯(lián)機構(gòu)建造了世界上第一個飛行模擬器。至今，由并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)造的多種運動模擬器得到了廣泛應(yīng)用。 1978年，澳大利亞機構(gòu)學(xué)家Hunt提出將并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用于機器人操作，并聯(lián)機構(gòu)在機器人研究領(lǐng)域得到關(guān)注，在并聯(lián)機器人運動學(xué)求解算法、動力學(xué)性能分析、誤差建模與分析、并聯(lián)機器人機構(gòu)設(shè)計及并聯(lián)機器人應(yīng)用等方面進行了深入的研究，產(chǎn)生了很多理論和應(yīng)用研究成果。這些成果同時也成為并聯(lián)機床研究與開發(fā)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。并聯(lián)機床的技術(shù)優(yōu)勢并聯(lián)機床以空間并聯(lián)機構(gòu)為基礎(chǔ)，使將近兩個世紀以來以笛卡爾坐標直線位移為基礎(chǔ)的機床結(jié)構(gòu)和運動學(xué)原理發(fā)生了根本變化。并聯(lián)機床以桁架桿系結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)機床的懸臂梁和兩支點梁結(jié)構(gòu)來承載切削力和部件重力。具有剛度高、動態(tài)性能好、模塊化程度高、易于重構(gòu)以及機械結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。并聯(lián)機床最明顯的優(yōu)勢是其桁架結(jié)構(gòu)帶來的良好的剛度特性。典型的對比是工業(yè)機械手串聯(lián)機構(gòu)。20世紀80年代，機械手被應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)并得到了巨大發(fā)展。其主要應(yīng)用是點焊、弧焊、噴涂、上下料作業(yè)。這些機械手工作在結(jié)構(gòu)性環(huán)境中，按照事先示教編好的程序重復(fù)不斷地工作。機械手是由多個關(guān)節(jié)串聯(lián)而成，作業(yè)空間大，運動靈活，適合于上下料、焊接作業(yè)等場合。但機械手的剛度特性較差，難以達到很高的運動精度，也難以承受較大的載荷。這些缺點決定了機械手不能應(yīng)用于機械加工。而并聯(lián)機床則從原理上就具有很好的剛度特性和承載能力，可滿足機械加工要求。并聯(lián)機床的另一個優(yōu)點是其模塊化結(jié)構(gòu)。比如典型的6自由度Stewart機構(gòu)是由6個完全相同的連桿分支支撐運動平臺。分支的模塊化特點使機床的設(shè)計加工等多方面得以簡化。此外，并聯(lián)機床桁架結(jié)構(gòu)的特點使機床具有良好的剛度重量比，單位剛度的機構(gòu)本體重量得以大大減小，可大量節(jié)省鋼材，在當今全球資源環(huán)境日益緊張的形勢下意義重大。傳統(tǒng)數(shù)控機床主要是簡單的串聯(lián)直角坐標軸，或帶有一兩個旋轉(zhuǎn)坐標軸的結(jié)構(gòu)。機床的運動關(guān)系比較清晰，運動學(xué)求解也較為簡單。坐標軸之間沒有復(fù)雜的耦合關(guān)系，操作直觀簡單。但是為了滿足機械加工的精度，要求各坐標軸具有很高的剛度，因此機床的尺寸和重量都比較大。與傳統(tǒng)機床不同，并聯(lián)機床的刀具軌跡是“虛軸”運動的結(jié)果，“實軸”(桿件)需要按照一定的運動學(xué)解算規(guī)律進行運動才能得到要求的虛軸”軌跡。因此并聯(lián)機床從運動機理上就是“多軸聯(lián)動”的。這也是并聯(lián)機床與傳統(tǒng)機床相比所具有的一個優(yōu)勢。并聯(lián)機床可以方便地實現(xiàn)空間復(fù)雜軌跡的運動，用于模具等復(fù)雜零件的加工。并聯(lián)機床桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點極大地改善了機床的剛度重量比指標，極大地節(jié)省了機床的材料消耗，具有很好的發(fā)展前景。并聯(lián)機床的研究開發(fā)與應(yīng)用在并聯(lián)機床研究方面，歐洲開展得最為深入，其研究開發(fā)工作由機床企業(yè)、大學(xué)和其它研究機構(gòu)共同協(xié)作進行。1998年起在德國定期舉辦與并聯(lián)機床密切相關(guān)的國際會議(Parallel Kinematics Seminar PKS)，至今已進行了5屆，成為并聯(lián)機床研究領(lǐng)域最重要的國際會議之一。在并聯(lián)機床研究初期，其典型的機構(gòu)形式是Stewart平臺機構(gòu)。Stewart平臺是由安裝在基座上的6根可伸縮的連桿支撐一個運動平臺而構(gòu)成，每個連桿的兩端通過鉸鏈與基座和運動平臺相連接。運動平臺具有6個空間運動自由度，可實現(xiàn)平臺的移動和轉(zhuǎn)動。國外典型產(chǎn)品的代表有Ingersoll公司的OctahedralHexapod,Hexel公司的Tornado，德國Mikromat公司的6X型機床，日本OKUMA公司的并聯(lián)機床等。并聯(lián)機床在我國也得到廣泛關(guān)注和重視。1997年在國家“九五”科技攻關(guān)計劃中立項支持了中科院沈陽自動化研究所提出的并聯(lián)機床研究項目，該所與清華大學(xué)、華中理工大學(xué)及大連機床集團聯(lián)合研制成功五軸聯(lián)動并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床。此外我國在國家自然科學(xué)基金、863及其它多種科技計劃中也對并聯(lián)機床有關(guān)研究給予了廣泛支持，促進了并聯(lián)機床研究的發(fā)展，研制出多種并聯(lián)機床。如大連機床集團與清華大學(xué)聯(lián)合研制的DCB-510并聯(lián)機床，齊齊哈爾第二機床廠與清華大學(xué)共同研制的大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床等。 2008年哈爾濱量具刃具集團有限責任公司引進使用Exechon公司并聯(lián)機床最新專利技術(shù)推出了新一代并聯(lián)機床LINKS-700，標志著我國并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床研究開發(fā)的新階段。在LINKS-700中使用了Exechon公司的最新并聯(lián)結(jié)構(gòu)單元，有效提高了機床的剛度和精度指標。從并聯(lián)結(jié)構(gòu)總體形式上可以看出，LINKS-700機床中的并聯(lián)單元是早期并聯(lián)結(jié)構(gòu)單元Tricept TR845的改進形式。在并聯(lián)機床設(shè)計開發(fā)過程中，首先需要從原理上完成機床機構(gòu)的運動學(xué)求解問題，并在運動控制中實時地使用運動學(xué)解算結(jié)果，因此對并聯(lián)機床的數(shù)控系統(tǒng)提出了較高的要求。在機床結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，為了方便工件裝夾，多數(shù)機床采用了基座和運動平臺倒置的形式，將運動平臺置于基座的下方，而基座則設(shè)計成一個更大的固定部件用以提供良好的基礎(chǔ)支撐。倒置形式的不足之處是帶來了機床總體積和總重量的增加。標準的Stewart并聯(lián)平臺機構(gòu)存在著作業(yè)空間較小的問題。設(shè)計人員在并聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)合不同機床的具體特點，對并聯(lián)機構(gòu)進行了相應(yīng)的改變，設(shè)計出了多種不同形式的并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床。減少機床并聯(lián)部分的自由度數(shù)目有利于在其結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用低副結(jié)構(gòu)，進而有利于提高機床關(guān)節(jié)部件的剛度和運動精度。將并聯(lián)單元作為機床的一個“部件”來設(shè)計，機床的總體工作空間將由串聯(lián)部分和并聯(lián)部分共同組成，因此實際上也可以回避并聯(lián)機構(gòu)本身帶來的工作空間過小的問題。

作者: yangshuocn 時間: 2011-1-1 12:33
并聯(lián)機床面臨的主要技術(shù)問題及解決思路探討
并聯(lián)機床由Stewart機構(gòu)或其演化機構(gòu)構(gòu)成，具有并聯(lián)桁架結(jié)構(gòu)的特點，理論上具有較好的剛度重量比和較強的承載能力，也具有很高的運動精度，但在實際系統(tǒng)設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)其理論上的精度和剛度指標是困難的。這些困難主要來自機構(gòu)關(guān)節(jié)部分的設(shè)計，即在實踐中難以實現(xiàn)理想的高精度運動關(guān)節(jié)。
此外，雖然并聯(lián)機床的桁架結(jié)構(gòu)可以提高并聯(lián)機構(gòu)部分的剛度重量比，但是如果從機床總體的角度來衡量，則會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)并聯(lián)機床都是采用倒置的并聯(lián)機構(gòu)形式，都需要一個龐大的支撐架作為機床的床身。因此實際上機床總的體積和重量并沒有明顯減少。
盡管并聯(lián)機床仍存在許多不足之處，甚至有些技術(shù)問題至今尚沒有得到全面和根本上的解決，但是，作為一種處于成長過程中的新形式機床，隨著研究工作的深入，許多技術(shù)難點正在逐步得到解決。
機床的關(guān)節(jié)運動精度問題
1994年，當并聯(lián)機床首次在機床展覽會上出現(xiàn)時，人們對并聯(lián)機床的認識還不夠深入，對其技術(shù)難點的認識不夠充分。隨著研發(fā)應(yīng)用過程的深入，人們逐步加深了對并聯(lián)機床的了解，逐步開始理性地看待并聯(lián)機床的潛在優(yōu)勢和所面臨的技術(shù)難題。歸納起來，并聯(lián)機床所面臨的突出技術(shù)問題主要體現(xiàn)在兩個方面：
首先是并聯(lián)機床的精度問題，其次是并聯(lián)機床的工作空間問題。而影響并聯(lián)機床精度的主要因素包括兩方面，即分支兩端運動關(guān)節(jié)的精度以及并聯(lián)機構(gòu)參數(shù)的標定。并聯(lián)機床運動平臺和桿件的結(jié)構(gòu)剛度是比較容易保證的，主要運動副為球關(guān)節(jié)，而這種關(guān)節(jié)的設(shè)計和實現(xiàn)則比較困難。要求能夠靈活地轉(zhuǎn)動同時又要在工作空間范圍內(nèi)高精度地傳遞力和運動。如果關(guān)節(jié)的運動是非線性的，則會對平臺的精度造成較大的影響，即使關(guān)節(jié)間隙做到很小，其運動中心坐標也會在一個小的空間內(nèi)波動，形成誤差。
并聯(lián)機構(gòu)關(guān)節(jié)的研制成為并聯(lián)機床研究中最重要的技術(shù)問題之一。另外，并聯(lián)機床需要對所有并聯(lián)機構(gòu)關(guān)節(jié)的三維坐標進行精確標定，獲得準確的關(guān)節(jié)中心點的三維坐標，進而得到準確的分支桿長度數(shù)據(jù)，保證運動學(xué)計算結(jié)果的正確性。
在機床驅(qū)動和運動控制方面，假設(shè)關(guān)節(jié)的運動具有良好的重復(fù)性，即關(guān)節(jié)中心始終是在一個穩(wěn)定的中心點上轉(zhuǎn)動，這時也同樣需要通過標定得到這個中心點的坐標值。但是由于關(guān)節(jié)的運動中心是一個虛擬點，無法直接測量，只能采用間接的測量方法，這不僅增加了標定環(huán)節(jié)的困難，也將最終導(dǎo)致整個機床誤差的增加。
實際上，并聯(lián)機構(gòu)關(guān)節(jié)并不能始終位于理想中心位置轉(zhuǎn)動，而是在某個小的空間內(nèi)作不規(guī)則的擺動。并聯(lián)機床走向?qū)嵱没紫纫芯拷鉀Q的正是上述關(guān)節(jié)設(shè)計和關(guān)節(jié)參數(shù)標定兩方面問題。
機床的有效工作空間問題
并聯(lián)機床的工作空間是影響其應(yīng)用的另一個重要因素。與機械手及傳統(tǒng)機床機構(gòu)相比，并聯(lián)機床的工作空間要小很多。如果我們定義機械手或并聯(lián)機床的工作空間與其自身尺寸的比值為“有效空間比”，則并聯(lián)機床的有效空間比要小很多。
不僅如此，在考察其有效工作空間時，如果將姿態(tài)空間和位置空間同時考慮，則并聯(lián)機床的有效工作空間還要更小。這是因為，在并聯(lián)機床工作空間的邊緣，運動平臺已經(jīng)無法改變其姿態(tài)。實際使用時只能在其整個工作空間中選取既可滿足位置要求同時又能滿足姿態(tài)要求的子空間作為并聯(lián)機床的有效工作空間。
因此就其有效空間來衡量，并聯(lián)機床存在明顯不足。因此，采用基于Stewart機構(gòu)類型的“純”并聯(lián)機構(gòu)并不是最佳選擇。
在并聯(lián)機床設(shè)計中將傳統(tǒng)機床的導(dǎo)軌和龍門等結(jié)構(gòu)與新型并聯(lián)結(jié)構(gòu)混合使用，是解決上述問題的有效途徑之一。我們在五軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床設(shè)計中即采用了這一設(shè)計思想，有效解決了并聯(lián)機床有效工作空間過小的問題。
串/并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)設(shè)計
綜合分析并聯(lián)機床的發(fā)展歷程，采用少自由度并聯(lián)機構(gòu)，結(jié)合傳統(tǒng)機床的串聯(lián)機構(gòu)，構(gòu)成混聯(lián)形式的新型機床是可行的技術(shù)途徑之一。雖然采用少自由度并聯(lián)機構(gòu)帶來了機構(gòu)約束方面的困難，但這類技術(shù)問題可以通過借鑒傳統(tǒng)數(shù)控機床的相關(guān)技術(shù)措施加以解決。
2008年，哈爾濱量具刃具集團有限責任公司研制成功新一代并聯(lián)機床LINKS-700。這一成功案例也從一個側(cè)面表明，并聯(lián)機床研究正從早期的追求“純”并聯(lián)方式向具有實際應(yīng)用前景的串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)方式轉(zhuǎn)變，LINKS-700機床也正是這一發(fā)展趨勢的典型詮釋。
認識與結(jié)論
通過本文以上部分的綜合分析，可歸納出如下主要結(jié)論：
傳統(tǒng)機床的串聯(lián)結(jié)構(gòu)在機床的剛度重量比方面存在不足，以當前時代的資源環(huán)境條件需要產(chǎn)生新的技術(shù)變革。并聯(lián)機床的并聯(lián)結(jié)構(gòu)則可以彌補傳統(tǒng)機床串聯(lián)結(jié)構(gòu)帶來的諸多不足。
雖然目前并聯(lián)機床依然面臨諸多技術(shù)問題需要解決，但并聯(lián)機床作為新一代機床的代表，依然具有良好的發(fā)展前景。
綜合而言，并聯(lián)機床當前需要解決的主要問題仍然表現(xiàn)在機床精度、剛度和作業(yè)空間等方面。隨著研究工作的深入，不斷涌現(xiàn)出新的研究成果，但上述問題依然沒有得到全面徹底的解決。
采用串/并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)是解決并聯(lián)機床精度和工作空間等問題的有效途徑之一。
并聯(lián)機床關(guān)節(jié)參數(shù)的標定也是機床設(shè)計研制的重要內(nèi)容之一，同時也是影響其走向應(yīng)用的重要方面，需要在標定原理、標定工具以及技術(shù)方法等方面加以深入研究。

作者: zhongxueyong 時間: 2011-1-3 22:02
您好，看了您的這個文章很長見識，但是我想知道一下并聯(lián)機構(gòu)在什么地方應(yīng)用呢？為什么要提高機床的精度啊？什么場合需要這么高的精度呢？

作者: 黃文濤 時間: 2011-11-17 15:46
請問您知道有哪些專門介紹并聯(lián)機床的網(wǎng)站嗎？國外的也行，謝謝你！

作者: zss123 時間: 2012-1-23 21:11
請問您知道有哪些專門介紹并聯(lián)機床的網(wǎng)站嗎？國外的也行，謝謝你！

作者: zga3318060 時間: 2012-3-31 16:35
實際上，并聯(lián)機床在國外在飛機制造裝配線上運用還是比較多的

作者: eddyzhang 時間: 2012-3-31 17:38
http://www.parallemic.org/

作者: glocier 時間: 2012-6-28 11:59
不錯的介紹很好

作者: 趙國光 時間: 2012-6-30 14:37
現(xiàn)在國內(nèi)的并聯(lián)機床唯一的缺點就是剛性不好，要求精度高主軸轉(zhuǎn)速高加工范圍比較廣泛，國內(nèi)還沒有成型的產(chǎn)品，就清華大學(xué)在研究喝制作，我以前裝配過并聯(lián)機床，有點了解

作者: qiguangtu123 時間: 2012-7-27 19:01
并聯(lián)機構(gòu)真的很強大，我現(xiàn)在在做并聯(lián)機器人，希望以后能進入并聯(lián)機床行業(yè)

歡迎光臨機械社區(qū) (http://www.whclglass.com.cn/)