前言:
并聯(lián)加工中心與傳統(tǒng)加工中心相比具有剛度高、承載能力強(qiáng)、精度高、動(dòng)力性能好、控制容易和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)[1-2],因而在實(shí)際中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在外力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形,變形的大小與并聯(lián)加工中心的剛度及作用力的大小有關(guān)系。并聯(lián)加工中心的剛度影響它的動(dòng)態(tài)特性和負(fù)載情況下的定位精度,是整個(gè)系統(tǒng)在控制和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可缺少的參數(shù)之_[3]。
并聯(lián)加工中心由于組成的不同有多種形式,其中3-TPT型并聯(lián)加工中心是比較典型的并聯(lián)加工中心之一。文中從理論上對(duì)3-TFT型并聯(lián)加工中心的剛度進(jìn)行分析,創(chuàng)新之處在于考慮了上下平臺(tái)的外接圓半徑差對(duì)加工中心靜剛度的影響,分析了 3-TPT型并聯(lián)加工中心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)工作區(qū)間內(nèi)靜剛度情況和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在各坐標(biāo)方向上的位置偏差,所得結(jié)論相互一致,這為并聯(lián)加工中心的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
1 3-TPT型并聯(lián)加工中心
如圖1所示,3-TPT型并聯(lián)加工中心主要由固定平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)桿、伸縮桿、虎克絞組成。其中驅(qū)動(dòng)桿和伸縮桿組成了連桿;3根連桿以并聯(lián)的方式通過虎克鉸與固定平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接起來;虎克鉸分別在固定平臺(tái)和靜平臺(tái)上呈正三角形分布;從動(dòng)平臺(tái)和支撐桿組成的平行機(jī)構(gòu)限制3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,所以該并聯(lián)加工中心具有3個(gè)平動(dòng)自由度??臻g坐標(biāo)系如圖2所示。將基礎(chǔ)坐標(biāo)系Oa-ZaFaZa建立在固定平臺(tái)中心點(diǎn)上;然后在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系Ob-ZbFtA,各軸方向與基礎(chǔ)坐標(biāo)系平行。
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結(jié)束語:
(1) 通過對(duì)3-TPT型并聯(lián)加工中心剛度研究與分析,建立了剛度模型,給出了加工中心靜剛度的度量指標(biāo)。
(2) 計(jì)算分析了上下平臺(tái)外接圓半徑差對(duì)加工中心靜剛度的影響,結(jié)果表明機(jī)構(gòu)的靜剛度隨著上下平臺(tái)外接圓半徑差的增大而增強(qiáng)。半徑差大于400 _時(shí),機(jī)構(gòu)剛度較優(yōu)。
(3) 工作區(qū)間內(nèi)機(jī)構(gòu)靜剛度分布和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承受切削力時(shí)各坐標(biāo)方向上位置偏差的分析同時(shí)表明,隨著運(yùn)動(dòng)平臺(tái)遠(yuǎn)離中心處,Z方向的位置偏差是Z和7方向的2倍左右,Z方向剛度下降較快,X和:K方向剛度降低較為緩慢。機(jī)構(gòu)的靜剛度在主要工作空間內(nèi)變化平緩,沒有突變,且在中心處有最大剛度,此時(shí)定位精度也最高。文中對(duì)3-TPT型并聯(lián)加工中心的剛度分析結(jié)論對(duì)于該加工中心的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值,可作為該型并聯(lián)加工中心加工制造的理論依據(jù)。
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2024-11
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