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數(shù)控機(jī)床并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)給體系的優(yōu)勢淺析

作者:天乙數(shù)控機(jī)床時間:2025-01-25232次瀏覽

信息摘要:

基于并聯(lián)(虛擬軸)機(jī)構(gòu)的高速進(jìn)給系統(tǒng):常規(guī)機(jī)床都采用笛卡爾坐標(biāo)方式進(jìn)行工作。這種機(jī)床*典型的布局是將工件安裝在正交工作臺上,實(shí)現(xiàn)X、Y軸的運(yùn)動;將主軸部件安裝在立柱溜板上,實(shí)現(xiàn)Z軸運(yùn)動。這種機(jī)床的運(yùn)動部分(工件、夾具、工作臺等)的總質(zhì)量比較大,再加上多層導(dǎo)軌所產(chǎn)生的運(yùn)動阻力,使機(jī)床不易達(dá)到很高的

  基于并聯(lián)(虛擬軸)機(jī)構(gòu)的高速進(jìn)給系統(tǒng):


  常規(guī)機(jī)床都采用笛卡爾坐標(biāo)方式進(jìn)行工作。這種機(jī)床*典型的布局是將工件安裝在正交工作臺上,實(shí)現(xiàn)X、Y軸的運(yùn)動;將主軸部件安裝在立柱溜板上,實(shí)現(xiàn)Z軸運(yùn)動。這種機(jī)床的運(yùn)動部分(工件、夾具、工作臺等)的總質(zhì)量比較大,再加上多層導(dǎo)軌所產(chǎn)生的運(yùn)動阻力,使機(jī)床不易達(dá)到很高的進(jìn)給速度和加速度。另外,傳統(tǒng)機(jī)床是一種串聯(lián)系統(tǒng),組成環(huán)節(jié)多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且常常存在懸臂部件和聯(lián)接間隙,因此機(jī)床很難獲得很高的剛度。并聯(lián)(虛擬軸)機(jī)床的出現(xiàn),為解決上述問題開辟了一條新的途徑。


  各桿用滾珠絲杠或直線電機(jī)分別驅(qū)動,以調(diào)節(jié)和控制6根桿件(實(shí)軸)的不同長度,從而使電主軸上的刀具作6個自由度的運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)對安裝在固定在工作臺(圖中未示出)上零件的加工。這種結(jié)構(gòu)在60年代就有人提出,但由于牽動主軸的所有6根實(shí)軸都必須運(yùn)動,計(jì)算極其復(fù)雜,當(dāng)時還沒有辦法用于生產(chǎn)。只有在CNC技術(shù)得到高度發(fā)展的今天,并聯(lián)機(jī)床的應(yīng)用才成為可能,并已出現(xiàn)多種設(shè)計(jì)方案。這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)給系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)如下:


  (1)進(jìn)給速度高在同樣的電機(jī)驅(qū)動速度下,空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)比常規(guī)機(jī)床的串聯(lián)機(jī)構(gòu)可獲得更高的進(jìn)給速度。并聯(lián)機(jī)床不存在沿固定導(dǎo)軌運(yùn)動的工作臺及其支承部件,也就消除了導(dǎo)軌副的摩擦阻力,有利于進(jìn)給速度的進(jìn)一步提高。


 ?。?)加速度高機(jī)床上工件固定不動,所有的坐標(biāo)運(yùn)動由6桿驅(qū)動的電主軸完成。運(yùn)動部件質(zhì)量小,對刀具的驅(qū)動力為6根桿的合力,因此驅(qū)動力大,容易獲得很高的進(jìn)給運(yùn)動加速度。


 ?。?)剛度大驅(qū)動桿既是機(jī)床的傳動部件,又是主軸單元的支撐部件,減少了“機(jī)床-刀具?工件”工藝系統(tǒng)的聯(lián)接環(huán)節(jié)和傳動間隙,又取消了常規(guī)機(jī)床的懸臂結(jié)構(gòu),6根桿只受拉壓不受彎矩,從而大大提高了機(jī)床的總體剛度。這種并聯(lián)進(jìn)給系統(tǒng)也存在如下一些缺點(diǎn):坐標(biāo)軸較多,作直線運(yùn)動也要動6根軸,因此編程比較復(fù)雜,操作不直觀;6桿長度大,其熱變形對加工精度影響比較嚴(yán)重,因此目前加工精度還不太高;加工的有效空間與機(jī)床本身體積的比例不相稱,也限制了其加工能力。這些問題都還有待于解決。

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