五軸聯(lián)動(dòng)銑削并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床

主軸僅僅依靠細(xì)小的吊籃式支腿與機(jī)架聯(lián)接的這種機(jī)床能用來加工鋼件嗎？整個(gè)機(jī)架只是具有焊接精度的機(jī)床能適用于工具和模具制造嗎？結(jié)論是肯定的，這種機(jī)床是可以勝任的。這類機(jī)床進(jìn)行的切削加工可用下面的文章來說明。

    當(dāng)?shù)谝淮慰吹讲⒙?lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)差不多肯定會(huì)產(chǎn)生上面所提出的問題。感興趣的人肯定還想知道，如此細(xì)線狀的結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中真的能足夠牢固嗎？而首先應(yīng)該解釋，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)究竟是個(gè)什么樣的機(jī)構(gòu)。在并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床上所運(yùn)動(dòng)的部件（例如主軸）是利用一定數(shù)量的支承桿和萬向鉸鏈與機(jī)架進(jìn)行聯(lián)接。典型的六條腿機(jī)床有著六個(gè)提升油缸型式的支承桿，其長度是可變的。當(dāng)選擇合適類型的萬向鉸鏈，并利用支承桿把機(jī)架上的鉸鏈和所要移動(dòng)的部件上面的鉸鏈聯(lián)接起來，就能借助于支承桿長度的變化來操縱移動(dòng)部件的六個(gè)自由度。任何一個(gè)支承桿的長度可以單獨(dú)進(jìn)行操縱，而不會(huì)出現(xiàn)卡住現(xiàn)象。

    對(duì)于采用五個(gè)支承桿的機(jī)床，例如由駐地在Chemnitz市的Metrom（www.metrom.com）公司開發(fā)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，可以操縱五個(gè)自由度。在適當(dāng)配置萬向鉸鏈的情況下，使不再操縱的自由度同繞著主軸軸線的回轉(zhuǎn)自由度重疊。在這種情況下，意味著減少到五個(gè)支承桿，然而不會(huì)限制用來實(shí)現(xiàn)五軸運(yùn)動(dòng)所必要的自由度。但是，采用五個(gè)支承桿可以獲得比常規(guī)六條腿并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床更大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)（是指主軸部件 譯注）。偏轉(zhuǎn)角可以大于90度。如果工件固定在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，工件在一次裝夾下可以進(jìn)行五面加工。

    盡管機(jī)床采用五個(gè)支承桿，而通過合適的鉸鏈連接，仍能使主軸質(zhì)量的所有加速度只是在支承桿上產(chǎn)生軸向力。對(duì)于Metrom公司的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，作為滾珠絲杠的支承桿在軸向具有很高的剛性。

以較大的材料切除量加工鋼件

    Chemnitz的機(jī)床專家們?cè)赑1000型的機(jī)床上采用了直徑為63mm的滾珠絲杠傳動(dòng)裝置。支承桿的配置是最佳的，由此使得主軸在較大的工作范圍內(nèi)，無論在立式位置還是在水平位置，與機(jī)架的聯(lián)系都具有較高的剛性。Metrom公司按照同樣的原則設(shè)計(jì)機(jī)架。機(jī)架的支承桿主要是承受拉力負(fù)荷和壓力負(fù)荷。由此來滿足重要的條件，例如以便能夠調(diào)整較高的加加速度極限值（500m/s3）�；剞D(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)裝置通過較高的調(diào)節(jié)放大能使加速度大于10m/s2。由于所移動(dòng)的質(zhì)量較輕，所以能量消耗和輸出功率是很低的。

    此外，這種機(jī)床的主軸可具有88Nm和130Nm（S1/S6）的轉(zhuǎn)矩（S1表示該電主軸在100%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的負(fù)載，S6表示在40%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的負(fù)載。S6>S1，這是由于接通時(shí)間短，所以允許電主軸短時(shí)超載 譯注）和27kW的功率。機(jī)床的性能并不限于這些極限值，因此，采用P1000型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床可以以較大的材料切除量加工鋼件和其它硬材料。同時(shí)所謂的加速度和加加速度以及調(diào)節(jié)放大，允許實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)五軸聯(lián)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。所以利用同一臺(tái)機(jī)床也可以用來高效地加工輕型材料的工件。

并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性如何？

    Chemnitz市的Metrom公司的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多年來已應(yīng)用于直接銑削由型砂粘結(jié)成的鑄造模。這種材料在加工時(shí)允許采用較高的切削速度，所以并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)正適合于這類的加工。

    根據(jù)多年的使用情況，有關(guān)磨損能有哪些看法？在進(jìn)行砂型銑削時(shí)，尖棱的微粒以較高的速度被拋擲到整個(gè)加工區(qū)。使用結(jié)果表明，即使砂粒飛揚(yáng)，設(shè)備也沒有受到損壞，Metrom公司這樣認(rèn)為。因?yàn)樵谌魏沃鬏S位置，砂粒流的方向是垂直于主軸的軸線的。支承桿本身可以以簡(jiǎn)單的方式采用波紋套管來防護(hù)砂粒，對(duì)于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床不存在需要進(jìn)行防護(hù)的導(dǎo)軌。滾珠絲杠傳動(dòng)裝置兩端由萬向鉸鏈進(jìn)行支承，按此方式，出于結(jié)構(gòu)原理上的原因，在橫向不會(huì)出現(xiàn)造成滾珠絲杠傳動(dòng)裝置嚴(yán)重磨損的彎曲負(fù)載。

防止碰撞

    為防止發(fā)生碰撞，主軸是不允許進(jìn)入工作區(qū)的某些位置的。這種碰撞的發(fā)生可能是萬向鉸鏈的折角太大，出現(xiàn)主軸同機(jī)架部件相撞，或出現(xiàn)支承桿相互發(fā)生碰撞。對(duì)這種情況，Metrom公司采用控制系統(tǒng)來處理，通過控制系統(tǒng)就可以及時(shí)識(shí)別任何的碰撞危險(xiǎn)。但是，控制系統(tǒng)不能防止主軸和工件間的碰撞。即使是出現(xiàn)了部件的損壞，在這里仍然能夠顯示出這種機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。因?yàn)槟�塊化的機(jī)床結(jié)構(gòu)使得修理費(fèi)用相對(duì)減少。并且在更換掉受損的部件和重新進(jìn)行校正之后，不會(huì)影響到精度，哪怕是整個(gè)機(jī)架由于發(fā)生碰撞而變形。

加工工件比機(jī)床還大？

    Metrom公司的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)是由五個(gè)包括萬向鉸鏈在內(nèi)的支承桿、一個(gè)主軸部件和一個(gè)剛性的機(jī)架所構(gòu)成。機(jī)架可以以較大的公差來制造，而不會(huì)影響到機(jī)床的精度。

    在把支承桿裝入到可以很容易進(jìn)行校正的機(jī)架中之后，便開始校準(zhǔn)作業(yè)程序。通過這個(gè)程序確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并把這些參數(shù)輸入到NC控制系統(tǒng)中。利用這些信息控制系統(tǒng)把在普通坐標(biāo)系中預(yù)先定的每一個(gè)主軸位置換算成所有進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的位置。通過這種機(jī)床結(jié)構(gòu)模式，為對(duì)大型工件進(jìn)行補(bǔ)充加工開辟了一個(gè)嶄新的途徑。一種受到贊同的想法是可移動(dòng)的模塊化銑削中心。對(duì)于這樣的機(jī)床，工件是不進(jìn)行傳送的。在工件所要加工的范圍內(nèi)簡(jiǎn)單地構(gòu)建一個(gè)機(jī)架，把支承桿連同萬向鉸鏈掛裝在機(jī)架上。在很大程度上是自動(dòng)化校準(zhǔn)的作業(yè)程序結(jié)束之后，就可以開始進(jìn)行加工。之后機(jī)床部件就可方便地被拆除，今后可以重新進(jìn)行使用。這種機(jī)床有利于有成效并以較低的費(fèi)用加工大型零件。