基于平動并聯(lián)機構(gòu)的機床的運動學(xué)分析與設(shè)計含5張CAD圖

基于平動并聯(lián)機構(gòu)的機床的運動學(xué)分析與設(shè)計含5張CAD圖,基于,平動,并聯(lián),機構(gòu),機床,運動學(xué),分析,設(shè)計,cad 附錄 外文文獻 TOOLS USING KINETOSTATIC PERFORMANCE 1. INTRODUCTION 2. Most industrial machine tools have a serial kinematic architecture, which means that each axis has to carry the following one, including its actuators and joints. High Speed Machining highlights some drawbacks of such architectures: heavy moving parts require from the machine structure high stiffness to limit bending problems that lower the machine accuracy, and limit the dynamic performances of the feed axes. That is why PKMs attract more and more researchers and companies, because they are claimed to offer several advantages over their serial counterparts, like high structural rigidity and high dynamic capacities. Indeed, the parallel kinematic arrangement of the links provides higher stiffness and lower moving masses that reduce inertia effects. Thus, PKMs have better dynamic performances. However, the design of a parallel kinematic machine tool (PKMT) is a hard task that requires further research studies before wide industrial use can be expected.Many criteria need to be taken into account in the design of a PKMT. We pay special attention to the description of kinetostatic criteria that rely on the conditioning of the Jacobian matrix of the mechanism. The organisation of this paper is as follows: next section introduces general remarks about PKMs, then is explained why PKMs can be interesting alternative machine tool designs. Then are presented existing PKMTs. An application to the design of a small-scale machine tool prototype developed at IRCCyN is presented at the end of this paper. 2. ABOUT PARAL KINEMATIC MACHINES 2.1. General Remarks The first industrial application of PKMs was the Gough platform (Figure 1), designed in 1957 to test tyres1. PKMs have then been used for many years in flight simulators and robotic applications2 because of their low moving mass and high dynamic performances. Since the development of high speed machining, PKMTs have become interesting alternative machine tool designs3, 4. Figure 1. The Gough platform In a PKM, the tool is connected to the base through several kinematic chains or legs that are mounted in parallel. The legs are generally made of either telescopic struts with fixed node points (Figure 2a), or fixed length struts with gliding node points (Figure 2b).Along with high-speed cutting's unceasing development, the traditional tandem type organization constructs the platform the structure rigidity and the traveling carriage high speed becomes the technological development gradually the bottleneck, but the parallel platform then becomes the best candidate object, but was opposite in the tandem engine bed, the parallel working platform had the following characteristic and the merit:  中文翻譯 1?介紹 多數(shù)工業(yè)機床有一個串行運動學(xué)架構(gòu)，這意味著每個軸進行下列工作時，包括其執(zhí)行機構(gòu)和聯(lián)接點高速加工突出了一些弊端，例如架構(gòu):較重的運動部件需要從機械結(jié)構(gòu)高剛度，以限制彎曲問題，即降低機床精度，并限制動態(tài)表現(xiàn)的曲線。這就是為什么并聯(lián)機床吸引了越來越多的研究人員和公司，因為它們據(jù)稱提供了單獨的優(yōu)勢，如高結(jié)構(gòu)剛度和高動態(tài)的能力。事實上，并聯(lián)安排的聯(lián)系，可提供更高的剛度和較低的誤差，減少慣性的影響。因此，并聯(lián)機床有更好的動態(tài)性能。然而，設(shè)計一個并聯(lián)機床是一個艱巨的任務(wù)，在進一步的研究之前，廣泛地在工業(yè)用途中的調(diào)研，是必不可少的。許多標(biāo)準(zhǔn)要考慮到在設(shè)計一個并聯(lián)機床。我們要特別注意描述并聯(lián)機床標(biāo)準(zhǔn)依賴于現(xiàn)在的雅可比矩陣的機制。該組織的這份文件具體內(nèi)容如下:未來介紹總論約并聯(lián)機床，那就是解釋了為什么并聯(lián)機床是不可替代機床的設(shè)計。一個設(shè)計中的應(yīng)用了一次小規(guī)模的機床樣機研制irccyn。 2?關(guān)于并聯(lián)機床 2.1?總論 第一次工業(yè)應(yīng)用并聯(lián)機床是The?Gough平臺(圖1?)?設(shè)計于1957年，以測試tyres1。并聯(lián)機床當(dāng)時已使用多年，在飛行模擬器和機器人applications2因為他們的低移動質(zhì)量和高動態(tài)表演。由于發(fā)展的高速切削加工，并聯(lián)機床已成為有趣的替代機床。隨著高速切削的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)串聯(lián)式機構(gòu)構(gòu)造平臺的結(jié)構(gòu)剛性與移動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)式機床來說，并聯(lián)式工作平臺具有如下特點和優(yōu)點: (1)?結(jié)構(gòu)簡單、價格低 機床機械零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)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門廠家生產(chǎn)，因而本機床的制造和庫存成本比相同功能的傳統(tǒng)機床低得多，容易組裝和搬運。 (2)?結(jié)構(gòu)剛度高 由于采用了封閉性的結(jié)構(gòu)(closed-loop?structure)使其具有高剛性和高速化的優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)負(fù)荷流線短，而負(fù)荷分解的拉、壓力由六只連桿同時承受，以材料力學(xué)的觀點來說，在外力一定時，懸臂量的應(yīng)力與變形都最大，兩端插入(build-in)次之，再來是兩端簡支撐(simply-supported)，其次是受壓的二力結(jié)構(gòu)，應(yīng)力與變形都最小的是受張力的二力結(jié)構(gòu)，故其擁有高剛性。其剛度重量比高于傳統(tǒng)的數(shù)控機床。 (3)?加工速度高，慣性低 如果結(jié)構(gòu)所承受的力會改變方向，(介于張力與壓力之間)，兩力構(gòu)件將會是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，而它的移動件重量減至最低且同時由六個致動器驅(qū)動，因此機器很容易高速化，且擁有低慣性。 (4)?加工精度高 由于其為多軸并聯(lián)機構(gòu)組成，六個可伸縮桿桿長都單獨對刀具的位置和姿態(tài)起作用，因而不存在傳統(tǒng)機床(即串聯(lián)機床)的幾何誤差累積和放大的現(xiàn)象，甚至還有平均化效果(averaging?effect);其擁有熱對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此熱變形較小;故它具有高精度的優(yōu)點。 (5)?多功能靈活性強 由于該機床機構(gòu)簡單控制方便，較容易根據(jù)加工對象而將其設(shè)計成專用機床，同時也可以將之開發(fā)成通用機床，用以實現(xiàn)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，以實現(xiàn)機床的多功能。這將會帶來很大的應(yīng)用和市場前景，在國防和民用方面都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。 (6)?使用壽命長 由于受力結(jié)構(gòu)合理，運動部件磨損小，且沒有導(dǎo)軌，不存在鐵屑或冷卻液進入導(dǎo)軌內(nèi)部而導(dǎo)致其劃傷、磨損或銹蝕現(xiàn)象。 (7)?Stewart平臺適合于模塊化生產(chǎn) 對于不同的機器加工范圍，只需改變連桿長度和接點位置，維護也容易，無須進行機件的再制和調(diào)整，只需將新的機構(gòu)參數(shù)輸入。 (8)?變換座標(biāo)系方便 由于沒有實體座標(biāo)系，機床座標(biāo)系與工件座標(biāo)系的轉(zhuǎn)換全部靠軟件完成，非常方便。Stewart平臺應(yīng)用于機床與機器人時，可以降低靜態(tài)誤差(因為高剛性)，以及動態(tài)誤差(因為低慣量)。而Stewart平臺的劣勢在于其工作空間較小，且其在工作空間上有著奇異點的限制，而串聯(lián)工作平臺，控制器遇到奇異點時，將會計算出驅(qū)動裝置無法達成的驅(qū)動命令而造成控制誤差，但Stewart平臺在奇異位置會失去支撐部分方向的力或力矩的能力，無法完成固定負(fù)載對象