4-4并联机床..ppt

数控机床 复习 1 数控车床主轴有哪几种变速方式 1 加工中心的概念 1 带有变速齿轮的主传动 2 通过带传动的主传动 3 用两个电动机分别驱动主轴 4 由调速电动机直接驱动的主传动 5 内装式电主轴 带有刀库和自动换刀系统的数控机床 4 2并联机床 4 4 1并联机床概述 意义 并联机床是一种全新的概念机床 他和传统的机床相比 在机床的机构 本质上有了巨大的飞跃 他的出现被认为是机床发展史上的一次重大变革 与传统机床相比有许多优异的性能 全新的概念机床 概念车 问世 1994年9月美国芝加哥国际制造技术展览会 美国Giddings Lewis公司推出的Variax加工中心 知识链接 美国芝加哥国际制造技术展览会 IMES2010 是由美国机械制造商协会主办的大型国际专业性展览会 每两年在芝加哥mccormickplace展览中心举办一届 作为世界上最负盛名的四大机床展览会之一 这个大型贸易盛会吸引着全球数十个国家和地区的1500多家公司参展 10万采购人员与会 世界上30多家机床协会和近百个经济代表团云集IMES 展出面积在15万平方米以上 参展商们展出当今世界上最精良的机械制造技术和设备 同时 来自世界各地的数千位专家 将在展会中向您推介其设计与产品 展品范围 各类机床和周边设备 测量和检测设备 自动机械和工业操纵器 切削工具 板材和管材成型设备 锻压设备 工业cae cad cam软件 控制系统和工业自动化 塑料成型设备 工业安全及服务 技术书籍和杂志 银行和金融机构等 亮点 全新的结构 奇异的造型 独特的工作方式 极高的轮廓加工速度被誉为本世纪机床设计的首次革命性变革 21世纪的机床 日本大隈机床公司的六脚并联机床 flv 在并联机床上看不到传统的床身 导轨 立柱和横梁等构件 他的基本结构是一种空间并联连杆机构 人们把这种机构称为Stewart平台 加工过程 1 传统机床的串联机构一般传统机床可看作是一个空间串联机构横梁 立柱等部件往往承受弯曲载荷 而弯曲载荷一般要比拉压载荷造成更大的应力和变形 为了提高机床刚性 必须采用大截面的构件 另外 当机床运动自由度增多时 需要增加相应的串联运动链 从而使机床的机械结构变得十分复杂传统机床 基座 床身 滑座 立柱 主轴箱 逐级串联 总之 传统机床串联结构特性必然会导致移动部件的质量大 系统刚度低 而成为机床致命的弱点 特别是当机床运动速度提高和工件质量大时 这些弱点更为突出 2 并联机床的并联结构基本结构 动平台 一个 定平台 一个 连杆 6个长度可变 滚珠丝杠螺母副 原理 优点 机床应力 变形小 刚性提高 质量小可采用较高的运动速度和加速度 并联机床的特点 结构简单 价格低机床机械零部件数目较串联构造平台大幅减少 主要由滚珠丝杠 虎克铰 球铰 伺服电机等通用组件组成 这些通用组件可由专门厂家生产 因而本机床的制造和库存成本比相同功能的传统机床低得多 容易组装和搬运 结构刚度高由于采用了封闭性的结构 closed loopstructure 使其具有高刚性和高速化的优点 其结构负荷流线短 而负荷分解的拉 压力由六只连杆同时承受 以材料力学的观点来说 在外力一定时 悬臂量的应力与变形都最大 两端插入 build in 次之 再来是两端简支撑 simply supported 其次是受压的二力结构 应力与变形都最小的是受张力的二力结构 故其拥有高刚性 其刚度重量比高于传统的数控机床 加工速度高惯性低如果结构所承受的力会改变方向 介于张力与压力之间 两力构件将会是最节省材料的结构 而它的移动件重量减至最低且同时由六个致动器驱动 因此机器很容易高速化 且拥有低惯性 加工精度高由于其为多轴并联机构组成 六个可伸缩杆杆长都单独对刀具的位置和姿态起作用 因而不存在传统机床 即串联机床 的几何误差累积和放大的现象 甚至还有平均化效果 averagingeffect 其拥有热对称性结构设计 因此热变形较小 故它具有高精度的优点 多功能灵活性强由于该机床机构简单控制方便 较容易根据加工对象而将其设计成专用机床 同时也可以将之开发成通用机床 用以实现铣削 镗削 磨削等加工 还可以配备必要的测量工具把它组成测量机 以实现机床的多功能 这将会带来很大的应用和市场前景 在国防和民用方面都有着十分广阔的应用前景 使用寿命长由于受力结构合理 运动部件磨损小 且没有导轨 不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤 磨损或锈蚀现象 Stewart平台适合于模块化生产对于不同的机器加工范围 只需改变连杆长度和接点位置 维护也容易 无须进行机件的再制和调整 只需将新的机构参数输入 4 4 2并联机床的实例 如图4 37所示是大连机床集团最新开发设计的一台串 并联型五轴联动数控机床 本机床数控软件由清华大学负责设计 型号为DCB510 当前虚轴机床的市场占有率还很低 其原因大致有以下三方面 1 虚轴机床虽然可产生六自由度的空间运动 但每个自由度的运动范围却不是很大 故机床的工作空间小 例如动平台的倾角一般不超过30度 无法完成诸如箱体五面加工等类的工作 这在一定程度上限制了它的应用 2 由于这项技术尚处于开发的初期 某些厂家的虚轴机床性能并不理想 如精度 刚性等指标甚至低于普通机床 使得人们对这种新型机床持怀疑态度 3 任何新事物都很难立刻得到人们充分的肯定 虚轴机床与传统机床几乎没有相似之处 要想得到人们的承认 更需时日 鉴于以上几点 今后虚轴机床的研制和生产可能会有以下趋势 1 采取技术措施增大机床的工作空间和运动范围 例如采用串并联复合结构 例如上面讲过的DCB510机床 2 开发适合于某种加工应用的专用虚轴机