基于并联技术高速加工大型工件的车载式五轴联动机床.pdfVIP

2009年第 43卷№12 基于并联技术高速加工大型工件的车载式五轴联动机床 魏华亮 哈尔滨量具刃具集团有限公司 范围的任何位置，其动态特性都保持高度一致，为最 1 引言 佳切削参数的选择提供 了保证，适用于飞机大型铝 并联机床 (又称虚拟轴机床)是由机械机构学原 合金薄壁件的加工，性能优于传统的龙门铣床。 理引用过来的，机构学里将机构分为串联机构和并 (3)该模块加工范围大，其范围形状近似一球 联机构，串联机构的典型代表是机器人，传统的机床 冠，直径达 3m，球冠高度为0．6，突破了传统并联机 的布局实际上也是串联机构。 构工作空间小 的局限性 。 理论上串联机构具有工作范围大、灵活性好等 (4)该模块在有效工作空间内可实现 5到 6面 特点，但精度低、刚性差。为提高机床精度和刚性， 及全部复合角度的位置加工，适合用于敏捷加工、需 不得不将床身、导轨等制造得宽大厚实，由此导致 了 一 次装夹即可完成 5到6面的复杂异型件及复合角 活动范围和灵活性能的下降。 度孔和曲面的加工等。 上世纪80年代 ，有学者开始致力于并联机构的 (5)由该模块构建的机床可实现高速、高精度加 研究，提出了并联机床 的概念 。并联机构的典型代 工。将广泛用于航天航空、船舶、国防、汽车、大型模 表是 Stewart平台结构，即由六根可伸缩杆和动平台 具、发 电设备等大型复杂零件 的自由曲面、5面甚至 构成，可实现高的动态特性，但工作范围小。为解决 六面加工 。用该模块构建的机床组成的生产线可大 这一 问题，研究者把并联机构与串联机构结合起来， 幅度地减少机床台数，降低用户设备投资，提高可靠 以达到高动态性能和大工作空间的 目的。由于该类 性和加工质量 ，减少辅助时间。 机床主要特征是并联机构部分，故人们也将混联式 的机床称为并联机床 ，其典型代表是瑞典的NOUSE 公司的Tricepts机床 。至 2006年，新一代 LINKS— EXE700R并联机床核心模块的诞生，标志着并联机 床发展进入一个新的历史时期 。 加工大型工件车载式五轴联动机床就是以该技 术作为核心而开发的新型机床。该机床可围绕加工 对象实现铣削、制孔等加工，装上相应的装置 ，还可 图 1 以实现曲面五轴激光焊接和搅拌摩擦焊等工艺方 2．2 工件坐标系建立 法，可广泛用于飞机制造、大型装备制造、飞机及大 利用校准装置及红外线测头确定机床与加工区 型装备维修等一些特殊领域。 域的相对位置 ；由于该机床 固定位置不确定 ，每移动 一 次需重新建立工件坐标系，而生产现场需要快捷 2 机床功能 和准确，为此，该机床采用了利用校准工具及无线测 2．1 五轴联动 头(也可 以用带电缆的测头，只是用起来 比较麻烦) 采用 LINKS—EXE700R核心模块，实现五轴联 共同实现建立坐标系的过程。具体步骤为： 动加工要求 ； (1)在校准装置 (见图2)上安装 6个测量球 ，各 LINKS—EXE700R核心模块见图1，其特点如下： 球之间的空问位置事先测得，将该装置 固定于被加 (1)并联机构仅有 6个关节，10个 自由度 ，相 比