6-TPS并聯(lián)平臺(tái)型數(shù)控銑床關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、為了實(shí)現(xiàn)5坐標(biāo)加工能力，充分利用大量傳統(tǒng)立式銑床的資源，同時(shí)積累相應(yīng)的銑床數(shù)控改造的經(jīng)驗(yàn)，本文提出了兩種改造方案，并對(duì)方案的可行性及相關(guān)理論進(jìn)行了研究分析，最終采用其中的一種方案，研制出6-TPS并聯(lián)平臺(tái)型數(shù)控銑床，為以后傳統(tǒng)立式銑床的多自由度數(shù)控改造提供一種可行方案。
　　建立了6-TPS并聯(lián)平臺(tái)型數(shù)控銑床需要的三個(gè)必要的坐標(biāo)系（工件、上平臺(tái)、基座坐標(biāo)系），給出了坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，采用合適的上平臺(tái)姿態(tài)角表示方法，實(shí)現(xiàn)了從刀位

2、文件到最終支路驅(qū)動(dòng)量之間的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也給出了由支路驅(qū)動(dòng)量到刀具加工點(diǎn)位姿的求解，針對(duì)刀位文件速度校驗(yàn)的需要，進(jìn)行了數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，針對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)需要，對(duì)銑床進(jìn)行了姿態(tài)靈活度、位置靈活度的推導(dǎo)求解。
　　考慮到倒置和正置式銑床布局結(jié)構(gòu)的不同，采用刀頭點(diǎn)在上平臺(tái)上的可達(dá)空間作為銑床的工作空間。為了快速對(duì)刀位文件進(jìn)行校驗(yàn)，本文采用記錄不同高度對(duì)應(yīng)的工作空間的內(nèi)切圓柱體的半徑、高度、刀具姿態(tài)角，形成相應(yīng)刀具對(duì)應(yīng)的工作空間表單，利

3、用極坐標(biāo)求解的方法確定工作空間具有求解速度快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小的特點(diǎn)，而且有利于數(shù)據(jù)量大的刀位文件進(jìn)行快速校驗(yàn)，提高工作效率。合理設(shè)計(jì)并聯(lián)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在工作空間范圍內(nèi)考慮驅(qū)動(dòng)支路的慣量、上平臺(tái)質(zhì)量及主軸質(zhì)量對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響。
　　針對(duì)6-TPS并聯(lián)平臺(tái)型銑床刀具刀頭點(diǎn)位置參數(shù)與并聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)存在較大的耦合性，采用了加權(quán)分類隔離的標(biāo)定方法，把結(jié)構(gòu)參數(shù)分為兩大類，在工作臺(tái)上加工一輔助工藝孔，借助該工藝孔，固定一類參數(shù)，標(biāo)定另一

4、類參數(shù)，在并聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定過(guò)程中，采用了二次優(yōu)化和改進(jìn)后的共軛梯度法進(jìn)行標(biāo)定，提高了標(biāo)定效率。通過(guò)多輪標(biāo)定，最終可以提供一套結(jié)構(gòu)參數(shù)，使其能夠保證工件的加工精度，考慮立式銑床的主軸獨(dú)立于并聯(lián)平臺(tái)，獲取主軸中心線的傾斜方向角，采用修正刀位文件姿態(tài)參數(shù)的方法，消除刀具加工過(guò)程中可能產(chǎn)生的“搓板”現(xiàn)象。
　　為了改進(jìn)傳統(tǒng)數(shù)控軟件存在的諸如軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、升級(jí)困難、不易維護(hù)等缺點(diǎn)，考慮目前用軟件復(fù)用，軟件重構(gòu)等軟件開發(fā)新技術(shù)對(duì)開放式

5、數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究的趨勢(shì)，采用了COM組件技術(shù)，開發(fā)一系列銑床加工需要的底層組件、中間組件，形成由文檔與數(shù)據(jù)庫(kù)層、中間自動(dòng)化組件層、上層數(shù)控軟件應(yīng)用層組成的三層結(jié)構(gòu)。中間組件層采用了聚合技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)組件的高效應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)有利于數(shù)控軟件的快速并行開發(fā)、組件的快速替換、便于升級(jí)和維護(hù)，可在較高層次上滿足開放式數(shù)控系統(tǒng)的要求。
　　對(duì)第二種數(shù)控改造方案XY-RPS型銑床本文第二章也進(jìn)行了相關(guān)理論的分析推導(dǎo)，其中推導(dǎo)出合理的姿態(tài)角表示方

6、式，給出了RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔的約束方程，利用約束方程可以方便地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析求解，文章還提出了改進(jìn)的桿長(zhǎng)逼近正解算法，該算法較傳統(tǒng)數(shù)值算法以及封閉正解算法更加方便快捷。分析了加工過(guò)程中離散時(shí)間、步長(zhǎng)對(duì)兩種銑床上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能的影響，另外也對(duì)兩種方案刀具的工作空間進(jìn)行了分析比較。
　　本文最終采用6-TPS并聯(lián)平臺(tái)型數(shù)控銑床作為改造方案，成功實(shí)現(xiàn)了銑床必需的手控模塊、定位模塊、過(guò)程監(jiān)控等模塊，完成了銑床50個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的標(biāo)定工作，驗(yàn)證了