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14603F 一、概述 1) 刚度重量比大。2) 响应速度快。3) 环境适应性强。4) 技术附加值高。 14603F 一、概述 图８-４　传统机床与并联机床的比较 14603F 图８-５　Stewart平台的工作原理 14603F 图８-６　镗铣类虚拟轴机床原型样机 14603F 图８-７　六自由度并联机床结构示意图 14603F 二、并联机床设计理论 (一) 方案设计(二) 运动学设计(三) 动力学设计(四) 精度设计(五) 数控系统 14603F (一) 方案设计 并联机床的方案设计是在给定所需自由度的条件下，寻求一个主刚体(动平台)的并联机构杆副配置、驱动方式和总体布局的各种可能组合。 14603F (二) 运动学设计 图８-８　典型的并联运动机构 14603F (三) 动力学设计 刚体动力学逆问题是并联机床动力分析、整机动态设计和控制器参数整定的理论基础。这类问题可归结为已知动平台的运动规律，求解铰内力和驱动力。相应的建模方法可采用几乎所有可以利用的力学原理，如牛顿-尤拉法、拉格朗日方程、虚功原理、凯恩方程等。由于极易由雅可比和海赛矩阵建立操作空间与关节空间速度和加速度的映射关系，并据此构造各运动件的广义速度和广义惯性力，因此虚功原理是首选的建模方法。 14603F (四) 精度设计 精度问题是并联机床能否投入工业运行的关键。并联机床的误差来源包括静态误差和动态误差。其中静态误差主要体现在零部件制造与装配、铰链间隙、伺服控制、稳态切削载荷、热变形等引起的误差；动态误差主要体现为系统动特性与切削过程耦合引起振动而产生的误差。由于尚无有效的手段检测动平台位姿信息，因而在无法实现全闭环控制的条件下，通过精度设计与运动学标定改善机床的精度就显得格外重要。 14603F (五) 数控系统 从机床运动学的观点看，并联机床与传统机床的本质区别在于动平台在笛卡尔空间中的运动是关节空间伺服运动的非线性映射(又称虚实映射)。因此，在进行运动控制时，必须通过位置正解模型，将事先给定的刀具位姿及速度信息变换为伺服系统的控制指令，并驱动并联机构实现刀具的期望运动。由于结构和尺度参数不同，导致不同并联机床虚实映射的方法也不同，因此采用开放式体系结构建造数控系统是提高系统实用性的理想途径。 14603F 三、并联机床控制技术 (一) 运动学方程的建立(二) 数控系统设计 14603F (一) 运动学方程的建立 图８-９　并联机床的八参数模型 14603F (一) 运动学方程的建立 图８-１０　并联机床的平台俯视图a)定平台　b)动平台 14603F (一) 运动学方程的建立 图８-１１　并联机床终端姿势描述 14603F (二) 数控系统设计 图８-１２　并联机床用CNC装置硬件体系结构 14603F (二) 数控系统设计 图８-１３　并联机床用CNC装置软件体系结构 14603F (二) 数控系统设计 表8-2　数控系统在不同时期的发展状况 14603F 第八章　新型数控系统简介 第一节　现代数控系统发展趋势第二节　开放式数控系统第三节　并 联 机 床 14603F 第一节　现代数控系统发展趋势 一、高速度化二、高精度化三、复合化四、智能化五、开放化六、网络化七、高可靠性化 14603F 第一节　现代数控系统发展趋势 表8-1　现代数控系统发展趋势 14603F 一、高速度化 1)随着切削速度的提高，如果刀具每齿的切削厚度基本不变，进给速率可相应提高倍。2)切削力降低30%以上，切削过程变得较为轻松。3)切削过程极其迅速，95%以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，因此在超高速加工时，工件基本可以保持冷态，特别适合加工容易热变形的零件。4)机床在高速运转时，激振频率远离“机床—工件—刀具”工艺系统的固有频率，工作较平稳，振动较小，因而能加工出精密和光洁的零件，常可省去车削和铣削后的精加工。 14603F 二、高精度化 精度和速度是数控系统的两个重要技术指标，它直接关系到加工产品的质量和效率，但这两个指标往往是互相制约、互相矛盾的。 14603F 三、复合化 复合化包括工序复合化和功能复合化。工件在一台设备上一次装夹后，通过自动换刀等各种措施，来完成多种工序和表面的加工。在一台数控设备上能完成多工序切削加工(如车、铣、镗、钻等)的加工中心，可以替代多机床和多装夹的加工，既能减少装卸时间，省去工件搬运时间，提高每台机床的加工能力，减少半成品库存量，又能保证和提高定位精度，从而打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。从近期发展趋势看，加工中心主要是通过主轴头的立卧自动转换和数控工作台来完成五面和任意方位上的加工。 14603F 四、智能化 (1)引进自适应控制技术　自适应控制系统(Adaptive Cont