并聯(lián)機(jī)床開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)研究.pdf

1、并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床PKM(ParallelKinematicsMachineTool)是90年代中期問世的新型制造設(shè)備。它是機(jī)構(gòu)學(xué)理論、機(jī)器人技術(shù)和數(shù)控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量等功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工。由于其具有剛度質(zhì)量比大、移動(dòng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)、制造成本低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為新一代機(jī)床發(fā)展的重要方向，在工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。世界上許多國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)和機(jī)床公司都投入了大量的人力物力進(jìn)行并聯(lián)機(jī)床

2、的研制工作，并相繼推出了幾十種形式各異的機(jī)床樣機(jī)。盡管國(guó)外在并聯(lián)機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，但國(guó)內(nèi)的研究還很落后。鑒于這種情況，東北大學(xué)先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)研究所先后成功研制了三桿三自由度并聯(lián)機(jī)床試驗(yàn)樣機(jī)、三桿五自由度并聯(lián)機(jī)床和3-PTT鋼坯修磨并聯(lián)機(jī)床，為我國(guó)并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)。本文對(duì)一種新型三桿五自由度立臥轉(zhuǎn)換式混聯(lián)機(jī)床進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，并為并聯(lián)機(jī)床的開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)和五坐標(biāo)加工提供了一些理論依據(jù)。

3、 本文對(duì)東北大學(xué)所研制的3-TPS(RRR)型混聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題做了詳細(xì)地分析。描述了該機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)；闡述了機(jī)床坐標(biāo)系的建立以及如何實(shí)現(xiàn)不同坐標(biāo)系之間的互相轉(zhuǎn)換；建立從工件坐標(biāo)系到機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了五坐標(biāo)加工刀具的數(shù)學(xué)模型，這些都是以后的開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。為了反映平行約束機(jī)構(gòu)的作用，本文還推導(dǎo)了平行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)反解方程，即轉(zhuǎn)角θ1、θ2、θ3的計(jì)算公式。其中包括機(jī)床的位置逆解分析，平行機(jī)構(gòu)的位置逆解分析，并聯(lián)

4、機(jī)床的位置正解計(jì)算。 工作空間的描述是并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它使設(shè)計(jì)者了解所期望的加工范圍能否實(shí)現(xiàn)以及優(yōu)化工作空間的辦法。本文對(duì)該機(jī)床的工作空間做了詳細(xì)的分析。根據(jù)相應(yīng)機(jī)床參數(shù)搜索實(shí)際的工作空間，得到的工作空間連續(xù)無空洞。從對(duì)機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)的奇異性和靈巧性進(jìn)行分析可知工作空間內(nèi)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(duì)該機(jī)床數(shù)控加工刀具補(bǔ)償進(jìn)行了初步的研究，由于CNC系統(tǒng)通過控制刀架的參考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)加