6-TPS并聯(lián)平臺型數(shù)控銑床關鍵技術的研究.pdf

1、為了實現(xiàn)5坐標加工能力，充分利用大量傳統(tǒng)立式銑床的資源，同時積累相應的銑床數(shù)控改造的經(jīng)驗，本文提出了兩種改造方案，并對方案的可行性及相關理論進行了研究分析，最終采用其中的一種方案，研制出6-TPS并聯(lián)平臺型數(shù)控銑床，為以后傳統(tǒng)立式銑床的多自由度數(shù)控改造提供一種可行方案。
　　建立了6-TPS并聯(lián)平臺型數(shù)控銑床需要的三個必要的坐標系（工件、上平臺、基座坐標系），給出了坐標系之間的轉(zhuǎn)化關系，采用合適的上平臺姿態(tài)角表示方法，實現(xiàn)了從刀位

2、文件到最終支路驅(qū)動量之間的轉(zhuǎn)變，同時也給出了由支路驅(qū)動量到刀具加工點位姿的求解，針對刀位文件速度校驗的需要，進行了數(shù)控銑床的運動學分析，針對結(jié)構(gòu)參數(shù)的設計需要，對銑床進行了姿態(tài)靈活度、位置靈活度的推導求解。
　　考慮到倒置和正置式銑床布局結(jié)構(gòu)的不同，采用刀頭點在上平臺上的可達空間作為銑床的工作空間。為了快速對刀位文件進行校驗，本文采用記錄不同高度對應的工作空間的內(nèi)切圓柱體的半徑、高度、刀具姿態(tài)角，形成相應刀具對應的工作空間表單，利

3、用極坐標求解的方法確定工作空間具有求解速度快，數(shù)據(jù)存儲量小的特點，而且有利于數(shù)據(jù)量大的刀位文件進行快速校驗，提高工作效率。合理設計并聯(lián)平臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在工作空間范圍內(nèi)考慮驅(qū)動支路的慣量、上平臺質(zhì)量及主軸質(zhì)量對動力學性能的影響。
　　針對6-TPS并聯(lián)平臺型銑床刀具刀頭點位置參數(shù)與并聯(lián)工作臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)存在較大的耦合性，采用了加權(quán)分類隔離的標定方法，把結(jié)構(gòu)參數(shù)分為兩大類，在工作臺上加工一輔助工藝孔，借助該工藝孔，固定一類參數(shù)，標定另一

4、類參數(shù)，在并聯(lián)工作臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)標定過程中，采用了二次優(yōu)化和改進后的共軛梯度法進行標定，提高了標定效率。通過多輪標定，最終可以提供一套結(jié)構(gòu)參數(shù)，使其能夠保證工件的加工精度，考慮立式銑床的主軸獨立于并聯(lián)平臺，獲取主軸中心線的傾斜方向角，采用修正刀位文件姿態(tài)參數(shù)的方法，消除刀具加工過程中可能產(chǎn)生的“搓板”現(xiàn)象。
　　為了改進傳統(tǒng)數(shù)控軟件存在的諸如軟件結(jié)構(gòu)復雜、升級困難、不易維護等缺點，考慮目前用軟件復用，軟件重構(gòu)等軟件開發(fā)新技術對開放式

5、數(shù)控系統(tǒng)進行研究的趨勢，采用了COM組件技術，開發(fā)一系列銑床加工需要的底層組件、中間組件，形成由文檔與數(shù)據(jù)庫層、中間自動化組件層、上層數(shù)控軟件應用層組成的三層結(jié)構(gòu)。中間組件層采用了聚合技術，可以實現(xiàn)組件的高效應用，這種結(jié)構(gòu)有利于數(shù)控軟件的快速并行開發(fā)、組件的快速替換、便于升級和維護，可在較高層次上滿足開放式數(shù)控系統(tǒng)的要求。
　　對第二種數(shù)控改造方案XY-RPS型銑床本文第二章也進行了相關理論的分析推導，其中推導出合理的姿態(tài)角表示方

6、式，給出了RPS并聯(lián)機構(gòu)簡潔的約束方程，利用約束方程可以方便地進行運動學分析求解，文章還提出了改進的桿長逼近正解算法，該算法較傳統(tǒng)數(shù)值算法以及封閉正解算法更加方便快捷。分析了加工過程中離散時間、步長對兩種銑床上平臺運動性能的影響，另外也對兩種方案刀具的工作空間進行了分析比較。
　　本文最終采用6-TPS并聯(lián)平臺型數(shù)控銑床作為改造方案，成功實現(xiàn)了銑床必需的手控模塊、定位模塊、過程監(jiān)控等模塊，完成了銑床50個結(jié)構(gòu)參數(shù)的標定工作，驗證了