简介早期的并联运动机床 1994年，在美国芝加哥国际机床展览会上，美国Giddings & Lewis公司首次展出了Variax型并联运动机床，引起轰动。它是一台以Stewart平台为基础的5坐标立式加工中心，标志着机床设计开始采用并联机构，是机床结构重大改革的里程碑，其内部结构如图1所示。 从图中可见，6根由伺服电动机驱动的伸缩杆，借助万向铰固定在下平台上，这种结构也被称为6条腿 (Hexapod)，丝杆的螺母通过万向铰支承着上平台。杆件长度的伸缩使带有主轴部件的上平台完成加工零件所需的运动。 Variax型加工中心是一种内铣型结构，机床占地面积为7800mm′8180mm，而工作空间仅有700mm′700mm′750mm，安装工件也不太方便，因此没有在生产中获得应用。后来该机床提供给英国诺廷汉大学工学院作为进行航空工业敏捷制造项目研究的设备。 嗣后，美国Ingersoll公司推出采用并联机构的VOH 1000型立式加工中心和HOH 600型卧式加工中心，在结构上作了最大改进，从内铣型改为外铣型，明显缩小动平台的体积，减轻了运动部件的重量，安装工件也较为方便，对并联运动机床的发展曾经产生很大的影响。 但是由于种种原因，Ingersoll机床也没有投入生产实际应用。两台VOH 1000型立式加工中心分别交付给美国国家标准和技术研究所和美国国家宇航局进行研究。HOH 600型加工中心提供给德国阿亨工业大学的机床实验室进行研究。它们的研究结果对并联运动机床的发展起到很大的促进作用。 Ingersoll公司HOH 600型的外观如2所示。 通过早期并联运动机床的试验研究表明，并联运动机床与传统机床比较，具有一下优点： 1) 运动部件质量小，运动惯性小； 2) 高运动速度和高加速度，适合高速加工； 3) 主要部件具有重复性，通用程度高； 4) 容易通过预加载荷，提高机床部件的刚度； 5) 通过控制系统可以实现运动精度的补偿。 但是，早期并联运动机床由于种种原因，没有在生产中获得应用。近年来，在运动学原理、机床设计方法、制造工艺、控制技术、动态性能研究和工业应用方面都先后取得重大的突破。世界著名的机床公司都相继推出新产品，发展了许多经过改进的变型结构，使并联运动机床开始进入了实用阶段。 6X Hexa 立式加工中心 德国Mikromat公司（www.mikromat.net）的6X Hexa立式加工中心的研制由欧共体Esprit高科技研究计划资助，有4个单位参加： 1) Mikromat机床公司，负责机床的设计和制造，同时也作为机床的最终用户。 2) 富兰霍夫机床及锻压技术研究所，作为企业的技术顾问，提出机床总体设计方案。 3) Andron公司，提供Andronic 400数控系统的软、硬件，以及数控系统的优化。 4) GMD-First公司，高性能计算机和网络专家，负责并联运动控制策略和高速数据传送。 该机床的外观如图3所示。 从图中可见，工作台在机床的底座上可前后移动，以便于装卸工件。底座上有3根按照120°分布的立柱，用于支承并联机构。 该并联机构的特点是采用变型Stewart平台，分别将上下平台都分为两层，两层上平台固定在3根立柱的侧面，两层下平台共同支持主轴部件。采用伺服电动机驱动滚珠丝杆实现6根杆的同时或单独伸缩，以控制主轴部件完成6个自由度的空间运动。这种变型结构改善了工作空间与机床所占体积之比，使主轴姿态变化时受力更加均匀。 该机床主要用于模具加工，可以实现5坐标高速铣削，加工精度可达0.01～0.02mm，明显提高加工效率、改善表面质量，延长刀具寿命。 |
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