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三轴并联铣床的功能仿真器 米洛斯Glavonjic和德拉甘米卢蒂诺维奇和莎莎Zivanovic收稿日期：2007年7月12日 接日期：2008年6月27日 发表时间：2008年7月24日 施普林格出版社有限公司2008年伦敦尽管许多实验室，许多人并联机床运动机研究和发展的主题，，不幸的是，没有个人。,利用低成本的但是功能强大的模拟器模拟三轴联动铣床来获取基本经验。这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的三轴数控机床的控制驱动基础上进行的。本文描述了一个包括相应的并联机构，运动学建模和编程算法的选择模拟器的发展过程。功能模拟器的想法已经被充分验证标准化操作条件下使得一些软材料试件。并联机床 功能仿真器模拟和测试教育和培训战略重要性，特别是在技术和科学学科对并联机床的基本知识的许多不同的并行机制，3至6个自由度，包括三自由度并联机构平移正交，今天，不幸的是，研究机构，大学实验室，和企业绝大多数没有并联机床。究其原因，很明显，是教育和培训的新技术，如个人知识管理，成本高。为了有助于实现在造型，设计，控制，编程实践经验的收购，以及个人知识管理，成本，使用提出轴并联铣床功能仿真器这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的3轴数控机床的控制驱动作为传统的轴数控机床的轴是相互正交，不同的三自由度正交平移关节空间并联机构，可用于生成模拟器本文描述了模拟器发展，包括相应的并联机构，运动学建模和编程算法的选择程序。功能模拟器验证了行标准化操作条件下一些软质材其中的一种功能仿真器的，如图所示完全平行的自由度不断支撑关节的长度和线性驱动机制，由传统的轴数控机床的控制。这个机制是基于线性三角，但与正交的线性驱动关节，促进其用XM，YM和水平或垂直轴系列运动机ZM连接。通用平台，始终保持与基地的同时，使主轴在三个不同的正交XP中,始终如一的平行与地平行,使主轴的位置在三个不同的正交XP,YP,?ZP方向。在论文中。一些可能的配置的机制、其中的一个平台被选中,因为它使便于安装并联机构的机器在XM轴上。 其中的2个自由度被作为垂直和水平轴数控机床的串行正交和驱动仿真器的轴，是最好的，如果三自由度空间并联模拟器的机制以及正交平移关节。串行数控机床的轴耦合，这将是必不可少的，在一般情况下，至少有一个自由度被动的去耦串联机构。数控机床模拟器与移动刀架和工作台的。在这样的概念两三个轴的耦合，使自由度串联他们的去耦和被动的模拟器驱动机制就足够了。如果没有横向和纵向的3轴数控机床运动结构的划分，三自由度正交平移关节，考虑和模拟器使用空间并联机构的一些例子，他们的工作区的形状也显示在图中。该机制似上面例子在图所示基本运动学概念问题解决。自由度被动串行用于分离驾驶系列数控机床轴运动机制的例子如图所示在一些系列数控机床的概念，其轴线可直接用作模拟的并行机制平移关节。在这种情况下，模拟器的一般概念的基础上，如图所示机制可能简化图4显示了没有自己的关节并联机构简化模拟器的例子。数控机床的驱动是一个卧式加工中心。相应的机械接口连接与分离轴加工中心联合平行四边形。两自由度串联机构加工中心分离出来Y和Z轴。图5显示了一个简化的立式数控铣床与两个耦合轴模拟器设计。模拟器的机制有一个自己的移动式联合两自由度串联机构也是垂直轴数控铣床脱钩使用。Bv 和 Pv.表示。 模拟器参数定义的向量： 移动平台上的连接中心之间的中心点Ci的位置向量在构架{P}被定义为PPCi;（i=1，2，3） 工具末端的位置向量在构架{P}中被定义为PPT ; [xTP yTP zTP]t , where zTP=-h. 模拟器的驱动轴参考点Ri的位置向量被定义为BPRi; （i=1，2，3 ）连接坐标向量 L=[l1 l2 l3]T, ,l1,l2, 和l3是系列CNC机器在lmin ≤li≤ lmax范围内提供动力和控制的标量变数，而Bai是单位向量，,和领域坐标向量：代表工具末端已编制好的位置向量，而代表平台的位置，即连接在上面的坐标构架{P}的原操作。由于坐标构架{B}和{P}总是平行的，所以这两个向量之间的关系是很明显的，即 (1) 其它向量和参数的定义如图六所示，其中Bwi和Bqi是单位向量，而C是相互连接的平行四边形的固定长度。模拟器连接坐标向量和 系列机器连接坐标之间的关系如图六所示，是 根据图六中几何关系，得出下列等式： 等式4中等号两边加以平方得出： 在等式3中应用 运动学造型便被简化。为了满足这个要求，人们已经找到了具体的方法，即设置参考点Ri， 通过替代等式5中的机械参数，得到三个等式的方程组： 由这个方程组又得出：相反的运动学等式如 和直接运动学等式如 由以上等式得出： 如上所提，通过调整模拟器的机械参数，等式6，相反和直接运动学的解大大被