并聯(lián)機床分析
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更新日期：2017-11-3
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并聯(lián)機床是基于空間并聯(lián)機構Stewart平臺原理開(kāi)發(fā)的，是近年才出現的一種新概念機床，它是并聯(lián)機器人機構與機床結合的產(chǎn)物，是空間機構學(xué)、機械制造、數控技術(shù)、計算機軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結合的高科技產(chǎn)品。它克服了傳統機床串聯(lián)機構刀具只能沿固定導軌進(jìn)給、刀具作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動(dòng)性不夠等固有缺陷，可實(shí)現多坐標聯(lián)動(dòng)數控加工、裝配和測量多種功能，更能滿(mǎn)足復雜特種零件的加工。
自其1994年在美國芝加哥機床展上首次面世即被譽(yù)為是“21世紀的機床”，成為機床家族中最有生命力的新成員。1 并聯(lián)機床的特點(diǎn)整體而言，傳統的串聯(lián)機構機床，是屬于數學(xué)簡(jiǎn)單而機構復雜的機床，而相對的，并聯(lián)機構機床則機構簡(jiǎn)單而數學(xué)復雜，整個(gè)平臺的運動(dòng)牽涉到相當龐大的數學(xué)運算，因此虛擬軸并聯(lián)機床是一種知識密集型機構。這種新型機床完全打破了傳統機床結構的概念，拋棄了固定導軌的刀具導向方式，采用了多桿并聯(lián)機構驅動(dòng)，大大提高了機床的剛度，使加工精度和加工質(zhì)量都有較大的改進(jìn)。
另外，由于其進(jìn)給速度的提高，從而使高速、超高速加工更容易實(shí)現。由于這種機床具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度以及重量輕、機械結構簡(jiǎn)單、制造成本低、標準化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到了成功的應用，因此受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由并聯(lián)、串聯(lián)同時(shí)組成的混聯(lián)式數控機床，不但具有并聯(lián)機床的優(yōu)點(diǎn)，而且在使用上更具實(shí)用價(jià)值。
隨著(zhù)高速切削的不斷發(fā)展，傳統串聯(lián)式機構構造平臺的結構剛性與移動(dòng)臺高速化逐漸成為技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而并聯(lián)式平臺便成為最佳的候選對象，而相對于串聯(lián)式機床來(lái)說(shuō)，并聯(lián)式工作平臺具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低。機床機械零部件數目較串聯(lián)構造平臺大幅減少，主要由滾珠絲杠、虎克鉸、球鉸、伺服電機等通用組件組成，這些通用組件可由專(zhuān)門(mén)廠(chǎng)家生產(chǎn)，因而本機床的制造和庫存成本比相同功能的傳統機床低得多，容易組裝和搬運。結構剛度高。
由于采用了封閉性的結構(closed-loop structure)使其具有高剛性和高速化的優(yōu)點(diǎn)，其結構負荷流線(xiàn)短，而負荷分解的拉、壓力由六只連桿同時(shí)承受，以材料力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在外力一定時(shí)，懸臂量的應力與變形都最大，兩端插入(build-in)次之，再來(lái)是兩端簡(jiǎn)支撐(simply-supported)，其次是受壓的二力結構，應力與變形都最小的是受張力的二力結構，故其擁有高剛性。其剛度重量比高于傳統的數控機床。加工速度高，慣性低。
如果結構所承受的力會(huì )改變方向，(介于張力與壓力之間)，兩力構件將會(huì )是最節省材料的結構，而它的移動(dòng)件重量減至最低且同時(shí)由六個(gè)致動(dòng)器驅動(dòng)，因此機器很容易高速化，且擁有低慣性。加工精度高。由于其為多軸并聯(lián)機構組成，六個(gè)可伸縮桿桿長(cháng)都單獨對刀具的位置和姿態(tài)起作用，因而不存在傳統機床(即串聯(lián)機床)的幾何誤差累積和放大的現象，甚至還有平均化效果(averaging effect)；其擁有熱對稱(chēng)性結構設計，因此熱變形較??；故它具有高精度的優(yōu)點(diǎn)。多功能靈活性強。
由于該機床機構簡(jiǎn)單控制方便，較容易根據加工對象而將其設計成專(zhuān)用機床，同時(shí)也可以將之開(kāi)發(fā)成通用機床，用以實(shí)現銑削、鏜削、磨削等加工，還可以配備必要的測量工具把它組成測量機，以實(shí)現機床的多功能。這將會(huì )帶來(lái)很大的應用和市場(chǎng)前景，在國防和民用方面都有著(zhù)十分廣闊的應用前景。使用壽命長(cháng)。
由于受力結構合理，運動(dòng)部件磨損小，且沒(méi)有導軌，不存在鐵屑或冷卻液進(jìn)入導軌內部而導致其劃傷、磨損或銹蝕現象。Stewart平臺適合于模塊化生產(chǎn)。對于不同的機器加工范圍，只需改變連桿長(cháng)度和接點(diǎn)位置，維護也容易，無(wú)須進(jìn)行機件的再制和調整，只需將新的機構參數輸入。變換座標系方便。
