1、PDF外文：http:/ 中文 5100 字 出处： The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009, 42(7-8): 813-821 3 轴并联铣床的功能模拟装置 摘要 ： 并联机床是很多实验室的研发对象，但不幸的是它们中的许多连一台并联机床也没有。因此，使用低成本的 3 轴并联铣床的功能模拟装置被认为有助于获得并联机床领域的基本经验。这个想法是基于模拟装置能被常规的 3 轴数控机床（ CNC）驱动控制的可能性。本文介绍了一个模拟装置的开发过程，包括一个相应的并 联机构的选择、
2、运动学建模和算法编程。在完整的运行 条件下 ,一些软质材料的标准试件的成功制造已经验证了功能模拟装置的想法。 关键词 ： 并联机床 ；功能模拟装置；建模与测试 1.引言 在世界各地 ,教育和培训的战略重要性 ,尤其在技术和科学学科 ,正在不断增加。这也适用于并联机床（ PKMs） ，这是当今世界研发（ R&D） 和教育的课题之一 。与并联机床有关的多方面的基本知识已经出版 1。许多不同的具有 3-6个自由度的并联拓扑结构已经使用，其中包括 3 平移正交并联机构 1-5。不幸的是，今天绝大多数科研院所、高校实验室和公司 都没有并联机床。很明显，究其
3、原因，是因为培训一项新技术的成本高，例如并联机床。 为了有助于获得并联机床的建模、设计、控制、编程和使用 的实际经验 ,一个低成本的能模拟 3 轴并联铣床的功能模拟装置被提出 2。 这个想法是基于模拟装置能被常规的 3 轴数控机床（ CNC）驱动控制的可能性。 由于常规的 3 轴数控机床的轴是相互正交的，不同的由正交平移运动副构成的 3 自由度的空间并联机构可能被用来构建模拟装置 2,7。 1 本文介绍了一个模拟装置的开发过程，包括一个相应的并联机构的选择、运动学建模和算法编程。在完整的运行条件下，一些 软质材料的标准试件的成功制造已经验证了功能模拟装置的
4、想法。 2模拟装置的 结构 这将是可能的，由于先前的与串联机床有关的知识以及有关串联机床编程的可用资源，使模拟装置成为一个由常规的三轴数控铣床驱动装置与从动的 3自由度空间并联机构组成的混合结构。 图 1 显示的是一个三维铣削软材料的功能模拟装置的可能的结构，它包括： 由常规的 3轴数控机床驱动和控制的长度不变的撑杆和直线运动副构成的完全并联的 3 自由度机构。该机构是基于线性三角机构，这种三角机构配有正交直线运动副以便于它与卧式或立式串联机床的 MX 、 MM ZY 和 轴的连接。始终与底座保持平行的通用平台，可以使主轴位于三个不同的正交的
5、PPP ZYX 、 方向上，如图 1 所示。有几种可能的机构结构，其中一种平台位于三面体（ BZ、 BB YX ）内的机构被选中因为它能使并联机构在串联机床的 MX 轴导轨上的安装变的容易。 串联的 2 自由度从动机构，用来解除串联机床的 MM ZY 和 轴的耦合。 除了选择和调整安装在合适的串联机床上的模拟装置的机构，下面的程序、模型、算法和软件也需要明确和开发： 并联机构运动学建模，即正逆运动学、雅克比矩阵和奇异位形的分析 分析工作空间并选择合适的功能模拟装置的设计参数 模拟
6、装置的设计和制造 为了简化编程而提供的以便于调整并联机构的参考点的程序和配件 模拟装置编程的算法和软件 用于测试模拟装置在工作条件下的程序，可以通过加工各种软质材料的试件而使模拟装置处于工作条件下 3.模拟装置的机构 2 由于立式和卧式的 3 轴数控串联机床的轴是 正交的，同时又是驱动模拟装置的轴，如果 3 自由度空间并联模拟装置的机构也具有正交的平移运动副，那将是最好不过了。 由于串联数控机床的轴是耦合的，所以在一般情况下，至少有一个 2 自由度的从动串联机构来为它们解耦是必
7、要的。与模拟装置最配套的 图 1. 功能模拟装置结构 数控机床是那些具有可移动的刀架和工作台的机床。在这样的结构中，三个轴中有两个是耦合的，因此，需要用一个 2 自由度的从动串联机构来为它们解耦并驱动模拟装置。 卧式和立式 3轴数控机床的运动结构并没 有分类 ,一些具有正交平移运动副的 3 自由度空间并联机构已经被考虑并在模拟装置中使用 ,这些实例如图 2 所示。它们的工作空间的形状也被展示在图 2 中。 上述类似的机构实例是图 1 所示的基本结构的正逆运动学问题的解决方案不同的结果。
