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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,并联机床,传统机床为串联结构，存在悬臂部件，不易获得高的结构刚度；另外，,其组成环节多,，,结构,复杂，限制了加工精度和,速度的提高。,在2O世纪9O年代中期问世的并联机床，正是为解决传统机床存在的问题而进行的一种新的尝试。,并联机床是机器人技术、机床结构技术、现代伺服驱动技术和数控技术相结合的产物，被称为“21世纪的机床”，具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。,动平台,静平台,输入,输出,并联机构及其拓扑机构,并联机构（parallel mechanism）是一组由两个或两个以上的分支机构并联而成的。所有分支机构可同时接受驱动器输入，而最终共同给出输出。并联机构在机构学上是多路闭环机构。,并联机床的主轴(动平台)与机座(静平台)之间采用并联结构。它没有滑台，没有导轨，而只用几根可自由伸缩的驱动杆带动主轴箱、带着刀具（或工件）在空间运动，由计算机通过复杂的数学运算完成加工任务。并联机床具有承载能力强、响应速度快、精度高、机械结构简单、适应性好等优点，是一种“硬件”简单、“软件”复杂、技术附加值高的产品。,载荷/质量比大,响应速度快,便于模块化设计,布局形式灵活多样,控制复杂,工作空间相对较小,灵活度差,与串联结构互为补充（对偶关系）,并联机构的特点,传统机床与并联机床的综合性能比较,IMTS94 美国Giddings&Lewis公司首次展出Variax型并联运动学机床,VARIAX,型加工中心,嗣后，美国Ingersoll推出了VOH1000（立式）和HOH600（卧式）型加工中心，它们在结构上得到了较大的改进，从“内铣”改为“外铣”。右图为VOH 1000.,HOH 600,Hexa 6X立式五坐标高速铣床,欧洲第一台商品化的并联机床。由欧共体Esprit高科技研究计划资助，有4家德国的单位参加。,Linapod,立,立,式,式,加,加,工,工,中,中,心,心,德国斯图,加,加特大学,机,机床控制,研,研究所ISW,SKM400型卧,式,式加工中,心,心,德国Heckert公司,P800,型,型五杆并,联,联机床,德国Metrom,公,公司,自动化饼,干,干包装（,瑞,瑞士Demaurex）,机器人化,机,机床,Reconfigurable manufacturingsystemusing tricept robots,物流和装,配,配系统,数控机床,的,的工作原,理,理,一、数控,机,机床的组,成,成,数控机床,的,的组成,操作面板,信息载体,（,（控制介,质,质）与输,入,入输出设,备,备,二、信息,载,载体及输,入,入输出,三、计算,机,机数控（CNC）,装,装置（或CNC单,元,元）,计算机数,控,控（CNC）装置,是,是计算机,数,数控系统,的,的核心。,四、伺服,单,单元、驱,动,动装置和,测,测量装置,伺服单元,和,和驱动装,置,置是指主,轴,轴伺服装,置,置和主轴,电,电机、进,给,给伺服驱,动,动装置和,进,进给电机,。,。测量装,置,置是指位,置,置和速度,测,测量装置,，,，它是实,现,现速度闭,环,环控制（,主,主轴、进,给,给）和位,置,置闭环控,制,制（进给,）,）的必要,装,装置。,五、PLC、机床I/O电,路,路和PLC装置,用于完成,与,与逻辑运,算,算、顺序,动,动作有关,的,的I/O,控,控制，它,由,由硬件和,软,软件组成,。,。,六、机,床,床,驱动,模块,数控,系统,模块,显示、输入单元,I/O接口,数控机床,的,的分类,一、按工,艺,艺用途分,类,类（机床,类,类型）,切削加工,类,类：,如数控铣,床,床、数控,车,车床、数,控,控磨床、,加,加工中心,、,、数控齿,轮,轮加工机,床,床、FMC等。,成型加工,类,类：,数控折弯,机,机、数控,弯,弯管机等,。,。,特种加工,类,类：,数控线切,割,割机、电,火,火花加工,机,机、激光加工,机,机等。,其 它,类,类 型：,数控装配,机,机、数控,测,测量机、,机,机器人等,。,。,二、按加,工,工路线分,类,类（,控制功能,）,点位控制,数,数控系统,仅能实现,刀,刀具相对,于,于工件从,一,一点到另,一,一点的精,确,确定位运,动,动；,对轨迹不,作,作控制要,求,求；,运动过程,中,中不进行,任,任何加工,。,。,适用范围,：,：,数控钻床、数控镗,床,床、数控,冲,冲床和数,控,控测量机,。,。,直线控制,数,数控系统,能实现点,位,位控制数,控,控系统的,功,功能,能实现沿,平,平行某个,坐,坐标轴（,如,如X、Y,、,、Z）或,两,两轴等速,的,的方向进,行,行加工；,适用范围,：,：,数控镗铣,床,床、数控,组,组合机床,等,等。,轮廓,控,控制,数,数控,系,系统,轮廓,控,控制,（,（连,续,续控,制,制）,系,系统,：,：,具有,控,控制,几,几个,进,进给,轴,轴同,时,时谐,调,调运,动,动（,坐,坐标,联,联动,）,），,使,使工,件,件相,对,对于,刀,刀具,按,按程,序,序规,定,定的,轨,轨迹,和,和速,度,度运,动,动，,在,在运,动,动过,程,程中,进,进行连续,切,切削,加,加工的数,控,控系,统,统。,适用,范,范围,：,：,数控,车,车床,、,、数,控,控铣,床,床、,加,加工,中,中心,等,等用,于,于加,工,工曲,线,线和,曲,曲面,的,的机,床,床。,现,现代,的,的数,控,控机,床,床基,本,本上,都,都是,装,装备,的,的这,种,种数,控,控系,统,统。,三、,按,按伺,服,服系,统,统的,控,控制,方,方式,分,分类,按数,控,控机,床,床的,进,进给,伺,伺服,系,系统,有,有无,位,位置,测,测量,装,装置,可,可分,为,为,开环,数,数控,系,系统,和,闭环,数,数控,系,系统,，在,闭,闭环,数,数控,系,系统,中,中根,据,据位,置,置测,量,量装,置,置安,装,装的,位,位置,又,又可,分,分为,全闭,环,环,和,半闭,环,环,两种,。,。,开环,控,控制,数,数控,系,系统,电机,机械执行部件,A相、B相,C相、,f、n,CNC,插补指令,脉冲频率f,脉冲个数n,换算,脉冲环形分配变换,功率放大,无位,置,置反,馈,馈，,精,精度,相,相对,闭,闭环,系,系统,来,来讲,不,不高,，,，其,精,精度,主,主要,取,取决,于,于伺,服,服驱,动,动系,统,统和,机,机械,传,传动,机,机构,的,的性,能,能和,精,精度,。,。,一般,以,以功,率,率步,进,进电,机,机作,为,为伺,服,服驱,动,动元,件,件。,这类,系,系统,具,具有,结,结构,简,简单,、,、工,作,作稳,定,定、,调,调试,方,方便,、,、维,修,修简,单,单、,价,价格,低,低廉,等,等优,点,点，,在,在精,度,度和,速,速度,要,要求,不,不高,、,、驱,动,动力,矩,矩不,大,大的,场,场合,得,得到,广,广泛,应,应用,。,。一,般,般用,于,于经,济,济型,数,数控,机,机床,。,。,闭环,控,控制,数,数控,系,系统,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补,指令,实际位置反馈,实际速度反馈,闭环,数,数控,系,系统,的,的位,置,置采,样,样点,如,如图,的,的虚,线,线所,示,示，,直,直接,对,对运,动,动部,件,件的,实,实际,位,位置,进,进行,检,检测,。,。,从理论,上,上讲，,可,可以消,除,除整个,驱,驱动和,传,传动环,节,节的误,差,差、间,隙,隙和失,动,动量。,具,具有很,高,高的位,置,置控制,精,精度。,由于位,置,置环内,的,的许多,机,机械传,动,动环节,的,的摩擦,特,特性、,刚,刚性和,间,间隙都,是,是非线,性,性的，,故,故很容,易,易造成,系,系统的,不,不稳定,，,，使闭,环,环系统,的,的设计,、,、安装,和,和调试,都,都相当,困,困难。,该系统,主,主要用,于,于精度,要,要求很,高,高的镗,铣,铣床、,超,超精车,床,床、超,精,精磨床,以,以及较,大,大型的,数,数控机,床,床等。,+,+,-,实际速度反馈,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,速度控制单元,电机,机械执行部件,CNC插补,指令,实际位置反馈,位置控制单元,位置控制调节器,半闭环,控,控制数,控,控系统,半闭环,数,数控系,统,统的位,置,置采样,点,点，是,从,从驱动,装,装置（,常,常用伺,服,服电机,）,）或丝,杠,杠引出,，,，采样,旋,旋转角,度,度进行,检,检测，,不,不是直,接,接检测,运,运动部,件,件的实,际,际位置,。,。,半闭环,环,环路内,不,不包括,或,或只包,括,括少量,机,机械传,动,动环节,，,，因此,可,可获得,稳,稳定的,控,控制性,能,能，其,系,系统的,稳,稳定性,虽,虽不如,开,开环系,统,统，但,比,比闭环,要,要好。,由于丝,杠,杠的螺,距,距误差,和,和齿轮,间,间隙引,起,起的运,动,动误差,难,难以消,除,除。因,此,此，其,精,精度较,闭,闭环差,，,，较开,环,环好。,但,但可对,这,这类误,差,差进行,补,补偿，,因,因而仍,可,可获得,满,满意的,精,精度。,半闭环,数,数控系,统,统结构,简,简单、,调,调试方,便,便、精,度,度也较,高,高，因,而,而在现,代,代CNC机床,中,中得到,了,了广泛,应,应用。,按联动,轴,轴数分,2轴联,动,动（平,面,面曲线,）,）,3轴联,动,动（空,间,间曲面,，,，球头,刀,刀）,4轴联,动,动（空,间,间曲面,）,）,5轴联,动,动及6,轴,轴联动,（,（空间,曲,曲面）,。,。,联动轴,数,数越多,数,数控系,统,统的控,制,制算法,就,就越复,杂,杂。,数控机,床,床的主,要,要性能,指,指标,一、数,控,控机床,的,的坐标,系,系和运,动,动方向,的,的规定,统一规,定,定数控,机,机床坐,标,标轴及,其,其运动,的,的方向,，,，可使,编,编程方,便,便，并,使,使编出,的,的程序,对,对同类,型,型机床,有,有通用,性,性。同,时,时也给,维,维修,和,和使用,带,带来极,大,大的方,便,便。,坐,标,标,轴,轴：,具,有,有,位,位,移,移,控,控,制,制,和,和,速,速,度,度,控,控,制,制,功,功,能,能,的,的,运,运,动,动,轴,轴,。,标,准,准,坐,坐,标,标,系,系(,基,基,本,本,坐,坐,标,标,系,系),：,：,是,一,一,个,个右,手,手,笛,笛,卡,卡,儿,儿,坐,坐,标,标,系,系,统,统,。,。,附,加,加,坐,坐,标,标,轴,轴,的,的,命,命,名,名,：,：,平,行,行,于,于,标,标,准,准,坐,坐,标,标,系,系,中,中,相,相,应,应,坐,坐,标,标,轴,轴,的,的,进,进,给,给,轴,轴,，,，,称,称,为,为附,加,加,坐,坐,标,标,轴,轴,。,统,一,一,规,规,定,定,：,：以,增,增,大,大,工,工,件,件,与,与,刀,刀,具,具,之,之,间,间,距,距,离,离,的,的,方,方,向,向,为,为,坐,坐,标,标,轴,轴,的,的,正,正,方,方,向,向。,立,式,式,数,数,控,控,铣,铣,床,床,的,的,坐,坐,标,标,轴,轴,机,床,床,坐,坐,标,标,轴,轴,的,的,确,确,定,定,方,方,法,法,Z,坐,标,标,（,（,轴,轴,）,）：,对,对,只,只,有,有,一,一,个,个,主,主,轴,轴,，,，,且,且,主,主,轴,轴,无,无,摆,摆,动,动,运,运,动,动,的,的,，,，,则,则,平,平,行,行,主,主,轴,轴,轴,轴,线,线,的,的,坐,坐,标,标,轴,轴,为,为,Z,坐,标,标,；,；,对,对,没,没,有,有,主,主,轴,轴,或,或,有,有,多,多,个,个,主,主,轴,轴,的,
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