单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,并联机床专题讲座,清华大学精仪系制造所,王立平,2019年1月19日,并联机床专题讲座,1,并联机床(PMTI,Parallel machine Tool)又称并联运动,学机器(PKMs,Parallel Kinematics Machine)或虚(拟),轴机床(Virtual axis machine tool),是并联机器人技术和现,代数控机床技术结合的产物,它同时兼顾了机床和机器人,的诸多特性,既可以看作是机器人化的机床(可以完成机,床的切削任务),又可以看作是机床化的机器人(可以完,成许多精密的机器人作业)。它能够提供机器人的灵活与,柔性,又具有机床的刚度和精度,是集多种功能于一体的,新型机电设备,并联机床(PMTI,Parallel machine To,2,与传统机床相比,并联机床具有如下优点,(1)刚度重量比大:传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆,故传动机构的单位重量具有很高的承载能力,(2)精度高:并联机床刀具的运动由各独立支链的进给驱动共,同提供,不存在串联的误差积累,理论上比串联机床容易达到,较高的精度;,(3)响应速度快:运动部件惯性的大幅度降低,有效的改善了,伺服控制器的动态品质,允许动平台获得很高的进给速度和加,速度,因而特别适用于各种高速数控作业,(4)功能性强:并联机床的主轴平台可以具有3-6个自由度,能,灵活地实现空间姿态,提供较强的加工、装配、测量等能力,(5)结构灵活、成本低:并联机床构型多样、结构简单、部件,少、重组性强,便于模块化设计。具有“硬件”简单,“软件,复杂的特点,因此制造成本较低。,与传统机床相比,并联机床具有如下优点,3,、并联机构的发展,并联机构的构想可以追溯到1895年,但直到1948年才由,Gough真正将并联机构运用于实践,设计出一种轮胎操作机。,1965年,Stewart首次提出一种6条腿连接静平台和动平台的6自,由度并联机构,作为飞行模拟器,该并联机构被称之为平台。,并在1978年,由Hunt提出可以应用 Stewart平台作为机器人机构。,进入八十年代以后,随着工业机器人应用的发展,机器人,的研究逐渐成为热点,工业机器人结构向着多样化的方向发展,。人们开始认识到并联机构运动结构的重要性。在随后的十多,年间,Hunt、Fichter、Gosselin等对并联机器人和并联机构的理,论进行了广泛深入的研究,取得了不少研究成果。如由 Clavel在,1986年提出的 DELTA机构、由 Pierrot在1991年提出的Hexa机构,由 Herve在1992年提出的Star机构、由Tsai在2019年提出的Tsai,机构和由 Hebsacker在2019年提出的 Hexi-glide机构等等,、并联机构的发展,4,目前,国际学术界和工程界对研究与开发并联机床非常重视,九十年代中期,美国、英国、德国、俄罗斯、瑞士、瑞典、日本等国家的有关研究机构和机床厂,家纷纷推出具有不同结构形式和功能特性的并联机床。1994年,美国芝加哥国际,机床博览会上,美国 Giddings&Lewis公司和 ngersol1公司展出了最早的两台,并联机床,如图所示。,图1.1 Giddings&Lewis公司的 VARIAX图1.2 Ingerso11公司的 Hexapod,国内从2019年由清华大学和天津大学共同开始研究并联机床,并于2019年研制,成功了 VAMT1Y型桁架式六轴并联机床原型样机。东北大学、哈尔滨工业大学、天,津大学等在其后分别推出了结构各异的并联机床,目前,国际学术界和工程界对研究与开发并联机床非常重视,九十年,5,二、并联机构的应用,随着并联机构技术应用的深入,并联类构型已不仅仅局限于并,联机床等加工类设备,而被广泛的应用于人们生产和生活的各个方,面,如航空航海领域、加工制造、装配领域、轻工业领域和医疗器,械领域、特种加工、微动机构、测量作业、焊接、铆接、十方挖掘,煤矿开釆、娱乐设施、天文望远镜、机器亼手臂和灵巧眼等很多方,面,二、并联机构的应用,6,图2.1并联机构用于医疗器械,图22飞行模拟器,图2.1并联机构用于医疗器械,7,图2424个自由度的机器人手臂,图23Dla并联机器人用于食,品包装机,图2424个自由度的机器人手臂,8,图25并联机构应用于电子行业,图2.6游戏动感椅,图25并联机构应用于电子行业,9,三、并联机床研究进展,并联机床运动学,2.并联机床精度与标定,3.并联机床动力学,4.并联机床切削性能与工艺,5.并联机床数字化快速开发平,6.并联机床产业化进程,三、并联机床研究进展,10,并联机床专题讲座（并联）课件,11,并联机床专题讲座（并联）课件,12,并联机床专题讲座（并联）课件,13,并联机床专题讲座（并联）课件,14,并联机床专题讲座（并联）课件,15,并联机床专题讲座（并联）课件,16,并联机床专题讲座（并联）课件,17,并联机床专题讲座（并联）课件,18,并联机床专题讲座（并联）课件,19,并联机床专题讲座（并联）课件,20,并联机床专题讲座（并联）课件,21,并联机床专题讲座（并联）课件,22,并联机床专题讲座（并联）课件,23,并联机床专题讲座（并联）课件,24,并联机床专题讲座（并联）课件,25,并联机床专题讲座（并联）课件,26,并联机床专题讲座（并联）课件,27,并联机床专题讲座（并联）课件,28,并联机床专题讲座（并联）课件,29,并联机床专题讲座（并联）课件,30,并联机床专题讲座（并联）课件,31,并联机床专题讲座（并联）课件,32,并联机床专题讲座（并联）课件,33,并联机床专题讲座（并联）课件,34,并联机床专题讲座（并联）课件,35,并联机床专题讲座（并联）课件,36,并联机床专题讲座（并联）课件,37,并联机床专题讲座（并联）课件,38,并联机床专题讲座（并联）课件,39,并联机床专题讲座（并联）课件,40,并联机床专题讲座（并联）课件,41,并联机床专题讲座（并联）课件,42,并联机床专题讲座（并联）课件,43,并联机床专题讲座（并联）课件,44,并联机床专题讲座（并联）课件,45,并联机床专题讲座（并联）课件,46,