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蘇州中航長風(fēng)數(shù)控科技有限公司
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淺談機(jī)床重要性--精度 一直以來，機(jī)床制造業(yè)的們夢(mèng)想著將機(jī)器人的靈活性好、工作區(qū)域大與傳統(tǒng)機(jī)床精度、剛性高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。在過去的20年里，人們一直著眼于運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床（PKM）的開發(fā)。 并聯(lián)機(jī)床（ParallelMachineTools），又稱并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床（ParallelStructuredMachineTools）、虛擬軸機(jī)床（VirtualAxisMachineTools），也曾被稱為六條腿機(jī)床、六足蟲（Hexapods）。并聯(lián)機(jī)床是基于空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺(tái)原理開發(fā)的，是近年才出現(xiàn)的一種新概念機(jī)床，它是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與機(jī)床結(jié)合的產(chǎn)物，是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。 它克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、刀具作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工。自其1994年在美國芝加哥機(jī)床展上面世即被譽(yù)為是“21世紀(jì)的機(jī)床”，成為機(jī)床家族中zui有生命力的新成員。 自其問世以來，并聯(lián)機(jī)床的研發(fā)，總體上仍處于研究、試制、試用階段，對(duì)并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)特性及其加工精度影響規(guī)律等研究內(nèi)容還處在起步階段。以犧牲工作空間和靈活度為代價(jià)，試圖獲得高剛度、高承載能力、良好的運(yùn)動(dòng)特性，但到目前為止，國內(nèi)外所開發(fā)出的并聯(lián)機(jī)床并未達(dá)到所期望的精度能力。
影響精度的因素
加工精度是評(píng)價(jià)機(jī)床特性的重要指標(biāo)之一，也可用誤差來間接描述。影響并聯(lián)機(jī)床精度的因素很多，可從歸為兩個(gè)方面：
1、根據(jù)誤差隨時(shí)間的變化特性，將其分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差。靜態(tài)誤差，是指在不考慮刀具變形的情況下，并聯(lián)機(jī)床在恒定栽荷下處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)末端刀具的位恣，與機(jī)床不受載荷情形下末端刀具位姿的差異。它主要受機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差、零部件載變形量的影響。加工過程中的熱變形，同樣會(huì)引起末端刀具位姿的偏差，它是一種變化緩慢的、準(zhǔn)靜態(tài)的誤差源。
動(dòng)態(tài)誤差，是指機(jī)床處于動(dòng)態(tài)切削力作用下時(shí)，切削力的波動(dòng)性、驅(qū)動(dòng)力的波動(dòng)性零部件及機(jī)床系統(tǒng)的柔性等引起的振動(dòng)、沖擊等，導(dǎo)致末端刀具位姿與理想位姿的偏差。
2、根據(jù)引起誤差的要素，將其分為幾何誤差和物理誤差。
幾何誤差，是指組成機(jī)床的各個(gè)五一節(jié)存在幾何尺寸上的誤差，一般只從剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)上考慮。零部件制造公差、安裝誤差、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)位移誤差等屬于幾何誤差。物理誤差，是指環(huán)境因素引起的誤差，如溫度變化、受力等導(dǎo)致機(jī)床末端執(zhí)行器的誤差。
目前，針對(duì)幾何誤差源對(duì)精度的影響規(guī)律的研究比較深入，而對(duì)物理誤差源對(duì)精度影響規(guī)律的研究則比較籠統(tǒng)。要獲得符合實(shí)際切削加工過程的精度變化規(guī)律，一個(gè)重要的途徑就是分析動(dòng)態(tài)載荷對(duì)加工精度的影響，包括載荷的影響（系統(tǒng)的靜剛度問題）和載荷動(dòng)態(tài)變化的影響（系統(tǒng)動(dòng)剛度問題）和載荷的動(dòng)態(tài)變化引起的振動(dòng)對(duì)精度的影響。
提高精度的對(duì)策
由于各誤差源之間的耦合作用，因此機(jī)床的精度是由綜合誤差決定的，有時(shí)消除或減小單項(xiàng)誤差往往不能獲得預(yù)期的效果。不僅要對(duì)單項(xiàng)誤差對(duì)精度的影響規(guī)律作進(jìn)一步研究，還要對(duì)各單項(xiàng)誤差的耦合、綜合效應(yīng)進(jìn)行研究。可以從以下幾個(gè)方面入手：
1、在幾何誤差的研究上，矢量環(huán)路分析法比較成熟，蛤需進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)參數(shù)的有效測(cè)量及標(biāo)定精度。
2、在靜剛度特性方面，目前在實(shí)際試驗(yàn)中多采用預(yù)載以消除間隙的影響，但在動(dòng)剛度特性方面，由于切削載荷動(dòng)態(tài)變化，間隙成為一個(gè)隨機(jī)量，因此可用概率方法。
3、在動(dòng)態(tài)特性，尤其是振動(dòng)的影響方面，對(duì)過大量試驗(yàn)獲得振動(dòng)特性參數(shù)。
4、建立綜合誤差模型。在幾何誤差的基礎(chǔ)上，考慮剛度特性引起的變形量及zui終的偏差量，從理論上講，只需要將其折算為位置誤差或桿長誤差即可。但要將振動(dòng)引起的偏差量綜合考慮進(jìn)行，需要考察其有關(guān)機(jī)理，因?yàn)樗歉哳l變化量。
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