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    關于數控機床并聯機構進給體系的優勢分析

    發布于:08-22


    基于并聯(虛擬軸)機構的高速進給系統:



    常規機床都采用笛卡爾坐標方式進行工作。這種機床最典型的布局是將工件安裝在正交工作臺上,實現X、Y軸的運動;將主軸部件安裝在立柱溜板上,實現Z軸運動。這種機床的運動部分(工件、夾具、工作臺等)的總質量比較大,再加上多層導軌所產生的運動阻力,使機床不易達到很高的進給速度和加速度。另外,傳統機床是一種串聯系統,組成環節多,結構復雜,而且常常存在懸臂部件和聯接間隙,因此機床很難獲得很高的剛度。并聯(虛擬軸)機床的出現,為解決上述問題開辟了一條新的途徑。



    各桿用滾珠絲杠或直線電機分別驅動,以調節和控制6根桿件(實軸)的不同長度,從而使電主軸上的刀具作6個自由度的運動,實現對安裝在固定在工作臺(圖中未示出)上零件的加工。這種結構在60年代就有人提出,但由于牽動主軸的所有6根實軸都必須運動,計算極其復雜,當時還沒有辦法用于生產。只有在CNC技術得到高度發展的今天,并聯機床的應用才成為可能,并已出現多種設計方案。這種并聯機構進給系統的主要優點如下:



    (1)進給速度高在同樣的電機驅動速度下,空間并聯機構比常規機床的串聯機構可獲得更高的進給速度。并聯機床不存在沿固定導軌運動的工作臺及其支承部件,也就消除了導軌副的摩擦阻力,有利于進給速度的進一步提高。



    (2)加速度高機床上工件固定不動,所有的坐標運動由6桿驅動的電主軸完成。運動部件質量小,對刀具的驅動力為6根桿的合力,因此驅動力大,容易獲得很高的進給運動加速度。



    (3)剛度大驅動桿既是機床的傳動部件,又是主軸單元的支撐部件,減少了“機床-刀具―工件”工藝系統的聯接環節和傳動間隙,又取消了常規機床的懸臂結構,6根桿只受拉壓不受彎矩,從而大大提高了機床的總體剛度。這種并聯進給系統也存在如下一些缺點:坐標軸較多,作直線運動也要動6根軸,因此編程比較復雜,操作不直觀;6桿長度大,其熱變形對加工精度影響比較嚴重,因此目前加工精度還不太高;加工的有效空間與機床本身體積的比例不相稱,也限制了其加工能力。這些問題都還有待于解決。 ??





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