本文簡單概述了早期并聯(lián)運動機床與傳統(tǒng)機床的優(yōu)點，詳細介紹了幾種典型的并聯(lián)運動機床特點。

早期的并聯(lián)運動機床

1994年芦鳍，在美國芝加哥國際機床展覽會上，美國Giddings & Lewis公司首次展出了Variax型并聯(lián)運動機床葛账，引起轟動柠衅。它是一臺以Stewart平臺為基礎的5坐標立式加工中心，標志著機床設計開始采用并聯(lián)機構籍琳，是機床結構重大改革的里程碑菲宴，其內部結構如圖1所示。

從圖中可見趋急，6根由伺服電動機驅動的伸縮桿喝峦，借助萬向鉸固定在下平臺上，這種結構也被稱為“6條腿 (Hexapod)”呜达，絲桿的螺母通過萬向鉸支承著上平臺姚垂。桿件長度的伸縮使帶有主軸部件的上平臺完成加工零件所需的運動。

Variax型加工中心是一種“內銑型”結構槽脑，機床占地面積為7800mm′8180mm障氛，而工作空間僅有700mm′700mm′750mm，安裝工件也不太方便煌摊，因此沒有在生產(chǎn)中獲得應用衫沽。后來該機床提供給英國諾廷漢大學工學院作為進行“航空工業(yè)敏捷制造”項目研究的設備。

嗣后资杆，美國Ingersoll公司推出采用并聯(lián)機構的VOH 1000型立式加工中心和HOH 600型臥式加工中心酒吠，在結構上作了最大改進，從“內銑型”改為“外銑型”课陪，明顯縮小動平臺的體積唇佳，減輕了運動部件的重量骏点，安裝工件也較為方便，對并聯(lián)運動機床的發(fā)展曾經(jīng)產(chǎn)生很大的影響杆叛。

但是由于種種原因奸闽，Ingersoll機床也沒有投入生產(chǎn)實際應用。兩臺VOH 1000型立式加工中心分別交付給美國國家標準和技術研究所和美國國家宇航局進行研究恢筝。HOH 600型加工中心提供給德國阿亨工業(yè)大學的機床實驗室進行研究。它們的研究結果對并聯(lián)運動機床的發(fā)展起到很大的促進作用巨坊。

Ingersoll公司HOH 600型的外觀如2所示撬槽。

通過早期并聯(lián)運動機床的試驗研究表明，并聯(lián)運動機床與傳統(tǒng)機床比較趾撵，具有一下優(yōu)點：

1) 運動部件質量小侄柔，運動慣性小占调；
2) 高運動速度和高加速度暂题，適合高速加工；
3) 主要部件具有重復性究珊，通用程度高薪者；
4) 容易通過預加載荷，提高機床部件的剛度剿涮；
5) 通過控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)運動精度的補償言津。

但是，早期并聯(lián)運動機床由于種種原因取试，沒有在生產(chǎn)中獲得應用署氏。近年來，在運動學原理馁掺、機床設計方法晓够、制造工藝、控制技術寻币、動態(tài)性能研究和工業(yè)應用方面都先后取得重大的突破擅锚。世界著名的機床公司都相繼推出新產(chǎn)品，發(fā)展了許多經(jīng)過改進的變型結構吹蜡，使并聯(lián)運動機床開始進入了實用階段涩凑。

6X Hexa 立式加工中心

德國Mikromat公司的6X Hexa立式加工中心的研制由歐共體Esprit高科技研究計劃資助，有4個單位參加：

1) Mikromat機床公司锤衡，負責機床的設計和制造宜掏，同時也作為機床的最終用戶。
2) 富蘭霍夫機床及鍛壓技術研究所试郎，作為企業(yè)的技術顧問惹虏，提出機床總體設計方案供役。
3) Andron公司，提供Andronic 400數(shù)控系統(tǒng)的軟精置、硬件计寇，以及數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)化。
4) GMD-First公司脂倦，高性能計算機和網(wǎng)絡專家番宁，負責并聯(lián)運動控制策略和高速數(shù)據(jù)傳送。

從圖中可見赖阻，工作臺在機床的底座上可前后移動蝶押，以便于裝卸工件。底座上有3根按照120°分布的立柱火欧，用于支承并聯(lián)機構棋电。

該并聯(lián)機構的特點是采用變型Stewart平臺，分別將上下平臺都分為兩層苇侵，兩層上平臺固定在3根立柱的側面赶盔，兩層下平臺共同支持主軸部件。采用伺服電動機驅動滾珠絲桿實現(xiàn)6根桿的同時或單獨伸縮榆浓，以控制主軸部件完成6個自由度的空間運動于未。這種變型結構改善了工作空間與機床所占體積之比，使主軸姿態(tài)變化時受力更加均勻殴衡。

該機床主要用于模具加工匣酸，可以實現(xiàn)5坐標高速銑削，加工精度可達0.01～0.02mm英甜，明顯提高加工效率卡撤、改善表面質量，延長刀具壽命埃灿。

КИМ-750型測量機

俄羅斯Lapic公司將Stewart平臺并聯(lián)機構用于TM-1000型精密加工中心和КИМ-750型3坐標測量機企亮，КИМ-750型測量機的外觀如圖4所示。

從圖中可見绝开，上平臺就是測量機的框架讶里，6根伸縮桿是由伺服電動機驅動的滾珠絲桿，它們共同與裝有測量頭的下平臺連接剑督。在固定的上平臺和運動的下平臺之間安裝有6根激光干涉測量尺谆精，對伸縮桿的位移進行測量，并實時反饋菠食，工作精度可達±0.001~0.002mm浮笔。工作空間為750mm×550mm×450mm。采用并聯(lián)機構的測量機的特點是可以很方便地將測量頭偏轉一個角度瓣铣，測量斜孔的直徑答朋。

P2000 型 5坐標銑床

美國Hexel公司致力于并聯(lián)運動機床和并聯(lián)機構應用的普及化贷揽，推出低價位的Tornado型5坐標加工中心和P 2000銑床工作臺，以及6自由度的定位平臺和微型機器人等一系列產(chǎn)品梦碗。

P2000 銑床工作臺是一個采用并聯(lián)機構的6自由度動平臺禽绪，它可以作為單獨部件提供給用戶，也可以配置成為完整的5坐標立式銑床洪规。

將P2000銑床工作臺與舊的普通立式銑床相配合印屁，將主軸部件轉180°，就能夠很快構成一臺全新的5坐標數(shù)控立式銑床斩例，適用于加工小型模具或樣件制造库车。數(shù)控系統(tǒng)軟件由該公司自行開發(fā)，硬件采用Window操作系統(tǒng)的微機和Delta-Tau公司的控制卡樱拴。機床外觀如圖5所示。

V100立式車削中心

德國Index機床公司（index-werke.de）2000年率先推出采用并聯(lián)機構的車削中心洋满，2002年又將其聯(lián)成加工回轉體零件的流水線晶乔，在生產(chǎn)中應用效果良好。機床的外觀如圖6所示居然。

該機床的結構特點是3根立柱固定在機床底座上奖肋，頂端由多邊形框架連接。每根立柱上有導軌郑喊，滑板在滾珠絲桿驅動下沿導軌移動遣拔，通過6根固定桿長的桿件將主軸部件吊住，使主軸實現(xiàn)3個直角坐標的移動阎臂。從并聯(lián)機構分析的角度看嘶刚，這種配置屬于3桿并聯(lián)機構（Tripod）。

在機床前方的垂直臺面上贺勿，可以安裝8~12把固定刀具或旋轉刀具紧碴，除完成車削加工外，還可以進行銑削甩卷、激光硬化拔较、激光焊接、磨削等工序劝薄。機床設計的巧妙之處還在于：主軸除完成加工任務外槽畔，還同時承擔工件的裝卸，如圖7所示胁编。

從圖6和圖7中可見厢钧，機床的周圍有一個環(huán)形的輸送帶，它將待加工工件依次輸送到機床后方的管道中嬉橙。當工件加工完畢時坏快，處于工作空間的管道防護罩打開铅檩，主軸將加工好的工件放到輸送帶的夾具上，并將下一個待加工的工件自動裝卡在主軸卡盤上莽鸿，主軸起到裝卸機械手的作用昧旨。當主軸移至加工工位時，防護罩自動關閉祥得，主軸轉動兔沃，開始進行下一個工件的加工。

機床的數(shù)控系統(tǒng)采用西門子公司的Simumerik 840D级及。

Urane SX型臥式加工中心

法國Renault Automation 公司推出Urane SX臥式加工中心乒疏，其外觀如圖8所示。該機床采用一系列新技術饮焦，如直線電動機善薪、電主軸、高速鏜銑削和油霧干切削等甫蚊。該機床用于加工Ranault汽車齒輪變速箱體的平面和孔由瞒，采用高速切削，效率很高即贰。

機床的并聯(lián)機構特點是采用3桿并聯(lián)機構个懒，具有很高的動態(tài)特性，快速移動可達100m/min疲籍，最大加速度甚至可以達到5g乌爪。

在機床的床身上分布有3根水平導軌，直線電動機的滑板沿導軌移動谐浆。3塊滑板通過3組平行桿機構以及萬向鉸和球鉸支承動平臺和主軸部件经褒，使主軸實現(xiàn)3個坐標方向的移動。

SKM 400型臥式加工中心

德國Herkert機床公司推出結構獨特的SKM 400型臥式加工中心姿记，它是一臺三桿并聯(lián)運動機床给庶，其外觀如圖9所示。

機床的左前方配置有數(shù)控系統(tǒng)和容量為16把刀具的盤狀刀庫逼肯，3根伸縮桿分布在機床的頂部橫樑和左右兩側傾斜立柱上耸黑，由中空轉子伺服電動機的滾珠絲桿驅動。3根伸縮桿的末端共同支承主軸部件篮幢，實現(xiàn)Ｘ大刊、Ｙ、Ｚ坐標運動三椿。其特點是在主軸部件的下方缺菌，配置有曲柄機構。這是一個被動機構搜锰，它有2個自由度伴郁，使主軸部件繞固定在機床底座上軸線偏轉和前后傾斜耿战，從而擴大了工作空間，如圖10所示焊傅。該機床還配有數(shù)控回轉工作臺剂陡，主要用于加工箱體類零件，機床的運動控制采用Siemens 840D型數(shù)控系統(tǒng)狐胎。

Ecospeed型臥式加工中心

德國DS Technologie機床公司推出Ecospeed型大型5坐標臥式加工中心鸭栖，用于加工飛機機身的結構件，其外觀如圖11所示粮按。

在主軸部件套筒的內壁上有按照120°分布的軸向導軌忽浓，伺服電動機驅動導軌上的滑板前后移動∫炎滑板通過板狀連桿和萬向鉸鏈與主軸部件的殼體相連矮憔。如果3塊滑板同步運動，則主軸部件作Z方向的前后移動渗送。如果某一個伺服電動機單獨驅動滾珠絲桿遭绝，可以通過萬向鉸鏈使主軸部件沿A或B坐標在±40°范圍內擺動。由于飛機機身結構件多是厚度不大（不超過300mm）的薄壁零件铡暂，機床主軸Z坐標的移動量控制在670mm以內，以提高主軸部件的動豫柿、靜態(tài)剛度倡油。此外，客戶可以根據(jù)需要選用低速高轉矩或高速低轉矩的主軸部件剧灰。

Pegasus型木材加工中心

德國Reichenbacher公司是一家生產(chǎn)木材加工數(shù)控銑床為主的小公司栓栋。最近推出采用并聯(lián)機構的Pegasus型木材加工中心，其外觀如圖13所示匣吊。

該機床的結構特點是儒拂，采用3組固定桿長的、兩端有萬向鉸鏈的桿系色鸳，借助鉸鏈將桿系分別與3塊移動滑板和動平臺連接社痛。3塊滑板皆有各自的直線電動機初級繞組，但它們共用一個固定在機床橫梁上的次級命雀。改變3個移動滑板相對主軸刀頭點垂直截面（ZY坐標平面）的距離蒜哀，就可以實現(xiàn)刀頭點在X、Y吏砂、Z坐標方向的運動撵儿。

主軸部件固定在動平臺上，它由電主軸和附加回轉機構組成狐血，以現(xiàn)實4～5坐標加工淀歇。機床結構配置簡潔易核，工作區(qū)域開闊，工件裝卸方便浪默。它的主要支承零部件都由鋼板焊接而成牡直，可以根據(jù)需要配置成為雙面工作臺的加工中心或流水生產(chǎn)線。Pegasus木材加工中心采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)茬麻。

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