并聯(lián)機床開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的運動學基礎研究.pdf

1、并聯(lián)運動機床PKM(ParallelKinematicsMachineTool)是90年代中期問世的新型制造設備。它是機構學理論、機器人技術和數(shù)控技術結合的產物?？蓪崿F(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量等功能，更能滿足復雜特種零件的加工。由于其具有剛度質量比大、移動速度快、易于實現(xiàn)模塊化設計、制造成本低等優(yōu)勢，已經成為新一代機床發(fā)展的重要方向，在工業(yè)領域具有廣闊的應用前景。世界上許多國家的科研機構和機床公司都投入了大量的人力物力進行并聯(lián)機床

2、的研制工作，并相繼推出了幾十種形式各異的機床樣機。盡管國外在并聯(lián)機床的產業(yè)化方面已經取得了突破性進展，但國內的研究還很落后。鑒于這種情況，東北大學先進制造與自動化技術研究所先后成功研制了三桿三自由度并聯(lián)機床試驗樣機、三桿五自由度并聯(lián)機床和3-PTT鋼坯修磨并聯(lián)機床，為我國并聯(lián)機床的發(fā)展做出了杰出的貢獻。本文對一種新型三桿五自由度立臥轉換式混聯(lián)機床進行了基礎性的研究，并為并聯(lián)機床的開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)和五坐標加工提供了一些理論依據(jù)。

3、 本文對東北大學所研制的3-TPS(RRR)型混聯(lián)機床的運動學問題做了詳細地分析。描述了該機床的基本結構；闡述了機床坐標系的建立以及如何實現(xiàn)不同坐標系之間的互相轉換；建立從工件坐標系到機床坐標系坐標轉換的數(shù)學模型，推導了五坐標加工刀具的數(shù)學模型，這些都是以后的開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的基礎。為了反映平行約束機構的作用，本文還推導了平行機構的運動反解方程，即轉角θ1、θ2、θ3的計算公式。其中包括機床的位置逆解分析，平行機構的位置逆解分析，并聯(lián)

4、機床的位置正解計算。 工作空間的描述是并聯(lián)運動機床設計的重要環(huán)節(jié)，它使設計者了解所期望的加工范圍能否實現(xiàn)以及優(yōu)化工作空間的辦法。本文對該機床的工作空間做了詳細的分析。根據(jù)相應機床參數(shù)搜索實際的工作空間，得到的工作空間連續(xù)無空洞。從對機構在工作空間內的奇異性和靈巧性進行分析可知工作空間內無奇異形位和不定形位，具有良好的可操作性和靈巧性。 本文對該機床數(shù)控加工刀具補償進行了初步的研究，由于CNC系統(tǒng)通過控制刀架的參考點實現(xiàn)加