简介相对于传统机床(串联结构) 并联运动机床在机床整体设计上是一种革命性创新. 工业行业中使用的传统机床具有高刚性和高精度的特性, 但是为了保证高刚性和高精度而降低的是机床的灵活性. 诞生于1970年代的电气机械手具有高度的灵活性但缺乏机床所具有的高刚性和高精度. 长期以来, 机床制造行业的开发者们的梦想一直都是要把机器人灵活性好、工作区域大与传统机床精度、刚性高的优点结合在一起。 并联运动机床与传统机床相比,具有以下优异的性能:
在过去的20年里人们因此一直着眼于并联运动机床(称为PKM)的开发。这种技术是指是通过3个或3个以上平行的轴实现X,Y和Z轴的运动,这种结构的刚性、精度十分显著,而且还能保证结构的灵活性和工作区域。 自1980年代中期首项并联运动机床专利出现以来, 瑞典, 美国, 德国, 日本, 中国等国家的几十家企业与机构相继进行了大量研发,在以波音、通用汽车为代表的航空和汽车工业已有较广泛应用。 在三维空间中,每个完全不受约束的刚体或构件有六个自由度,则 个刚体相对其中一个参照物共有6( -1)个自由度。当所有的刚体间用 个具有 自由度的运动副联接起来时,该机构的自由度为: 整体而言,传统的串联结构机床,是属于数学简单而结构复杂的机床;而相对的,并联结构机床则结构简单而数学复杂,整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算,因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机床。
艾克斯康(EXECHON)并联运动机床设计解决了以往并联机床结构上的主要问题,第一次使得并联运动机床不再依赖球型节点, 突显了并联机床的所有目标,如高刚性与极好灵活性和动态性相结合。这个新概念是基于使用的下部关节点自由度为1,这种设计形成的实体结构可以完全解决施与机床各方的挠曲和扭矩力的影响。 这里描述的Exechon设计实际上是构成了一个金字塔形移动的三脚架,这个结构是通过3个与旋转头相连的2刚度致动器,1个自由度的关节点把力传递到上了平台,不损失任何刚性。但是由于上平台关节点角度的影响,只有在其中2个致动器的上关节点为2自由度并且第三个致动器的上关节点为3自由度时才可能做出下关节点都为1自由度。这样的设计使得整个并联结构的节点数减少至6个, 自由度减至10个。
并联机床可以轻松地使用激光或传统测头并结合5轴机床极高的加速度和快速运动的性能,在加工前能够在几秒钟内蜻蜓点水般地测完工件,测完需要分析的所有指数,相应地调整相关程序数据。举一实例来说,机翼剖面上的零件是不一致的,需要在加工前单独测、计算、再放回机床坐标系,而所有这些工作只用几秒钟。
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