并联机床的最新发展趋势

并联机床的最新发展趋势

摘要：并联机床是上世纪90年代发展起来的新型机床，其集成了机床技术、机器人技术与现代数控技术于一身的新一代加工设备。同传统的数控机床相比，并联机床具有刚度重量比大、响应速度快以及环境适应能力强以及技术附加值高等优点，具有十分广阔的市场应用前景。本文主要介绍的为并联机床的起源、发展以及优势，同时分析了并联机床的国内外发展现状与应用领域。

关键词：并联机床机器人现代数控响应速度

Research status and latest development trend of parallel

machine tool at home and abroad

Abstract: parallel machine tool is a new type of machine tool developed in the 90's of last century, which integrates the technology of machine tool, robot technology and modern numerical control technology in a new generation of processing equipment. Compared with traditional CNC machine tools, parallel machine tool has the advantages of high stiffness weight ratio, fast response speed, strong adaptability to environment and high technology added value, and has a very broad market prospects. This paper mainly introduces the origin, development and advantages of parallel machine tool, and analyzes the development status and application field of parallel machine tool at home and abroad.

Key words: parallel machine tool robot modern numerical control response speed

1并联机床的发展

并联机床又被叫做并联结构机床、虚拟轴机床等也被叫做六条腿机床，在国际上面一般叫做Parallel Kinematic Machine(PKM)，其是通过Stewart平台为基础的。

他的出现不仅仅引起了世界各国的关注，同时被认为机床结构的重大革命。并联机床以空间并联结构作为基础，充分的使用计算机数字控制具有的潜力，使用软件代替硬件，使用电气装置与电子器件取代部分的机械传动，使得将近两个世纪以来使用笛卡尔坐标直角坐标

系作为基础的机床结构与运动学原理出现了根本的变化。

并联机床与传统的机床区别主要在传统的机床的布局特征为床身、立柱以及横梁作为支撑的部分，主轴部分与工作台的滑板沿着支撑部分上面的直线导轨移动。并联机床的布局特征为使用机床框架为固定平台的若干杆件组成的空间并联机构，主轴部件安装在并联结构的动平台上面，改变了杆件的长度或者是移动杆件的支点，依据并联运动学的原理形成刀头点的加工表面的轨迹。

同传统的串联机床相比，并联机床具有下面的优势：首先并联机构的执行构建误差不再是简单的线性累加，工作头更加容易获得高的精度。其次并联机构的执行结构更加的灵活，很容易实现多自由度的联动。再次并联机床反解十分的容易，轨迹规划简单，易于控制，零件的总数较少，成本容易控制。最后并联机床移动部件质量小，响应速度快，动态性能更高的适合高速加工的需求。所以，并联机床是新一地啊机床结构的重要发展方向。

2并联机床国外的研究现状

国外对于并联机床的研究开始于上世纪的80年代，同时在90年代后期相继的出现了各种形式的产品化机器。在芝加哥的国际机床展览会上面，美国的Giddings&Lewis公司和Geodetics公司分别推出了各自的并联机床，这些在机床行业引起了轰动。Giddings&Lewis 公司的推出的并联机床含有6根驱动杆2根一组交叉成为X型，杆件的长度可以伸缩，使得带有主轴部件上面的平台完成加工零件需要的运动。该机床在空间利用的角度来看，其机构不尽合理，再加上主轴部件的配置为内铣方式，安装工件不是很方便，所以没有获得日后的实际市场应用。

之后美国的Ingersoll推出了采用并联机构的VOH-1000型立式加工中心和HOH-600型卧式加工中心，这两台机床在结构上面做了比较大的改进，从内铣改变为外铣，同时明显的缩小了主轴部件的体积，减轻了运动部件的质量，安装工件也非常的方便面对于并联机床的发展产生很大的影响。

由Giddings&Lewis和Geodetics两家公司含有的创新探索，对于促进各国大学与研究机构开展并联机床的研究起到了积极的推动作用。相关的单位纷纷的研制各种并联机构的原型，召开了并联机床的国际研究会议，开设了专门的信息交流网站。在进入2000以后，并联机床在运动学原理、机床设计方案以及制造工艺、控制技术等很多的方面都获得了重大突破。世界著名的机床公司都是推出了新产品，发展了很多经过改进的机床原理与结构，同时

使得并联机床了进入了实用的阶段。

德国Mikromat公司推出的6X-Hexa立式机床加工中心是欧洲的第一台商品化的并联机床，这款机床的并发由欧洲共同体Esprit高科技研究计划的资助，其中含有4家德国的研究所与公司参与。这款机床具有的工作台在底座上面可前后的移动，方便装卸有关的工件。底座上面含有三根依据120度分布的立柱，用于支承并联结构。并联机床含有的热点采用为双层Stewart平台，也就是上下平台都是两层的，这样的变形结构增加了工作的空间，使得机床主轴姿态变化的时候受力更加的均匀。该款机床主要用于磨具加工，可以实现5坐标高速铣削，加工的精度可以达到0.01到0.02mm。

德国Herkert机床公司在2005年推出的结构独特的SKM-400型卧式加工中心，其是一台3杆并联运动机床，机床的左前方配置有数控系统与容量为16把刀具的盘状刀库，3根伸缩杆分布在顶部横梁与左右两侧倾斜的立柱上面，含有中空转子伺服电动机的滚珠丝杠驱动。其含有的特征为主轴部件的下放配置含有双曲柄机构，其是一个被动机构，含有两个自由度，使得主轴部件绕固定的机床底座上面的轴线偏转或者是前后的倾斜，从而扩大了工作的空间，该款机床还配有数控回转工作台，主要用于加工箱体类型的部件，机床的运动控制采用Siemens 840D型控制系统。

Metrom公司推出的P-800型5杆并联的机床，是一台很有创意的并联机床，其是一个封闭的框架机构，在三角形顶部安装有3根电滚珠丝杆，在后侧具有2根电滚珠丝杆。5根电滚珠丝杆通过结构独特的万向铰与主轴部件连接，滚珠丝杆与主轴部件的连接是通过可绕其外壳旋转的、带铰链的环。在滚珠丝杆集中到主轴一侧的时候，倾角可以达到90度，其也是第一台真正实现五面加工的并联机床。这款机床的另一个特点为模块化与可重构性，电滚珠丝杆、电主轴铰链与工作台都是可以系列化、标准化，只要用钢板焊接机床框架就可以按照用户需要重构一台新机床。

3.并联机床国内研究现状

在我国国内对于并联机床的研究开始于上世纪的90年代中期开始的，含有的主要研究单位是燕山大学、东北大学以及清华大学、中科院沈阳自动化研究所等十几所大学与研究机构。1998年，清华大学在第五届中国国际机床展览会上面展出了名为VAMT1Y的并联机床，该机床由清华大学与天津大学联合开发，也是我国第一台并联机床样机。北京航空航天大学从1996年开始从事并联机床的研究，同时在1999年开出发一台虚轴刀具磨床实验样机，