基于Cimatron的并联机床后置处理系统研究与实现

基于Cimatron的并联机床后置处理系统研究与实现
基于Cimatron的并联机床后置处理系统研究与实现

数控机床液压系统设计

摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用,运用液压元件的基本理论,对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要,对车床液压系统开展研究,并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词:数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目:数控机床液压系统设计 指导教师:李洪奎 I

Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word:Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II

数控机床电气控制形成性考核册作业2

数控机床电气控制作业 2 一、单项选择题 1. 用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是( B ) A.电气原理图 B. 电器元件布置图 C. 电气安装接线图 A )完成的。 2. 数控机床的进给运动是由( A.进给伺服系统 B. 位置检测系统 C. 可编程序控制器 3. ( B )是数控系统的核心 A. 进给伺服系统 B. 数控装置 C. 可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作,两者缺一不可。数控装置的软件由( B )组成。 A. 控制软件 B. 管理软件和控制软件两部分 C. 管理软件 5. ( A )用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B. 进给伺服系 C. 数控装置 6. ( B )是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电 KB 器。 A. 自动空气开关 B. 接触器 C. 电流继电器 7. ( B )不仅控制起点和终点位置,而且要控制加工过程中每一点的位置和速度,加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A. 直线控制的数控机床 B. 轮廓控制的数控机床 C. 点位控制的数控机床 8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的,在信号输入、传输和输出过程中出现的一些( C )的有害的电气瞬变现象。 A. 可预见 B. 确定 C. 不确定

9. ( A )是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A. 接地 B. 电动机 C. 检测元件 二、判断题(正确的题标注“" ”错误标注“ X”) 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式,也适合于较大容量(大于10KV)的 电动机。(V ) 2. 开环伺服系统即为无位置反馈的系统,其驱动元件主要是步进电动机。 (V) 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量。(X ) 4. 热继电器的作用是对电路进行短路保护。(X ) 5. 以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统。(X ) 三、简答题 1、电动机起动电流很大,当电动机起动时,热继电器会不会动作?为什么? 答:热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器,主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大,但是,当电动机起动时,热继电器不会动作。因为,热继电器由于热惯性,其双金属片在短时间内不会弯曲,当电路短路时不能立即动作使电路立即断开,因此不能作短路保护。 2. 接触器的作用是什么?接触器按其主触头通过电流的种类不同,分为哪两类?答:接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同,分为交流、直流两种,机床上应用最多的是交流接触器。 四、分析题永磁式同步型交流电动机的工作原理如图所示,试分析其工作原理。并回答转子 磁 极轴线与定子磁场轴线B夹角的大小与什么因素有关?

5轴数控机床坐标系统的一个特例及其后置处理方法_刘日良

5轴数控机床坐标系统的一个特例及其后置处理方法 刘日良,张承瑞,宋现春,刘战强,艾 兴 (山东大学机械工程学院,山东济南 250061) 摘要:介绍了一个包含倾斜转动轴的5轴数控机床坐标系统及其在该转动轴与主轴成45°角情况下的运动特点。通过对该系统中机床运动坐标系与工件坐标系关系的分析,给出了5轴联动时刀轨数据的后置处理方法,包括工作台转角的计算和主轴运动坐标计算。关键词:CNC ;5轴联动;后处理 中图分类号:TG 659;TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2002)03-0061-02 A Five -Axis CNC Machine Coordinate System and its Post Processing Method L IU Ri -liang ,ZHAN G Cheng -rui ,SON G Xian -chun ,L IU Zhang -qiang ,AI Xing (Shandong University ,Shandong Ji ’nan ,250061,China ) Abstract :The coordinate system of a 5-axis CNC machine ,which includes an oblique rotary axis ,as well as its characteristics provided the rotary axis is fixed at angle of 45°to the spindle ,is introduced in this paper.The corresponding post processing method of cutter location data including the rotary angle of the table and the motion coordinates of the spindle is presented after an 2alyzing relations between the workpiece coordinate system and the 5-axis machine coordinate system.K ey w ords :CNC ;5-axis Linkage ;Post Processing 根据ISO 的规定,数控机床采用右手直角坐标系(如图1所示),其中平行于主轴的坐标轴定义为z 轴,绕x ,y ,z 轴的旋转坐标分别为A ,B ,C 。通常所谓的5轴联动是指图1中x ,y ,z ,A ,B ,C 中任意5个坐标的线性插补运动[1]。上述各坐标轴的运动可由工作台也可以由刀具的运动来实现,但方向均以刀具相对于工件的运动方向定义。为了避图1一般数控机床的坐标系免复杂的坐标转换,在机床的设计中一般使实际运动轴与图1中各轴平行,但随着CNC 技术的发展以及机床设计的实际需要,运动轴的方式 呈现出多样化趋势[2,3]。笔者将介绍的机床坐标系就是出于设计的需要在图1所示坐标系基础上稍作改动后得到的,其效果已经德国DM G 公司的DM70V 数控加工中心证明,同时笔者还将给出其5轴联动加工时的后置处理方法。 1 机床的运动坐标 在图2(a )所示机床坐标系中,包括图1中的3个移动 坐标轴x ,y ,z 和一个转动轴C (工作台绕z 轴旋转),另外工作台可以绕倾斜于z 轴的轴线(下文中称之为Φ轴,转角也用Φ表示)转动,交点O ′到工作台上表面的距离H 为机床的一个重要参数。注意图中的C 和Φ的方向都为刀具相对于工件运动的方向,故与工作台(工件)的实际运动方向相反。为了简化问题,假设Φ轴在y O z 平面内,并且与z 轴的夹角β=45°。这样,当Φ=180°时,工作台面刚好处于铅垂位置且平行于xOz 平面(如图2(b )所示),按照一般的设计需要,工作台绕z 轴的转动可为任意角度,绕Φ轴的转动在0°~180°范围内 。 图2 转动轴倾斜的机床运动坐标系 2 刀具轨迹数据的后置处理 后置处理的主要功能是将刀具在工件坐标系中运动时的轨迹数据转化为机床坐标系中的值[1]。假设工件坐标系O w x w y w z w 在加工开始前(C =0,Φ=0)与机床坐标系 Oxyz 平行,对应于工件上任意点的刀心位置在工件坐标系 中的坐标为(x w ,y w ,z w ),刀轴矢量(工件坐标系中的单位 矢量)为n 。下面介绍加工该点时机床的运动坐标x ,y ,z , C ,Φ的计算方法。 211 转角的计算 由于x ,y ,z 向的运动不影响刀轴矢量,为了便于分析,将刀轴矢量平移至机床坐标系的O 点,并平移Φ轴使 收稿日期:2002-03-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975055) 作者简介:刘日良(1968-),男,山东安丘人,山东大学讲师,在读博士研究生,主要研究领域为CAD/CAM/CNC 。 1 6?先进制造技术? 刘日良 张承瑞 宋现春等 5轴数控机床坐标系统的一个特例及其后置处理方法

课程安排及专家介绍

附件二:课程安排及专家介绍 具体安排见报到时教学安排表 专家介绍 梅雪松 梅雪松:1991年6月博士研究生毕业于西安交通大学,获博士学位并留校任教至今;其间,于1998年赴日本东京农工大学进行为期一年的访问研究,2000年作为访问教授再次赴日本东京农工大学进行合作研究,2003年3月获日本JSPS资助作为访问教授在日本京都大学开展短期学术交流。社会兼职:中国机械工程学会青年工作委员会委员、全国自学考试委员会机械类委员兼秘书长、全国高校机床研究学会理事兼秘书长。先后主讲了高速高精度加工技术、金属

机床概论和设计、机械系统集散式控制、数控技术与装备等本科生、研究生课程;迄今培养硕士、博士生27名。一直致力于开展以高档数控机床和IC精密机械等为对象的高速、高精度运动控制与补偿研究、开放式运动控制器研究、基于局域网和因特网的工控设备远程控制研究等研究与开发工作。 主持承担了高速、高精度机电系统的实现方法和控制技术、激光与特种加工、开放式运动控制等方面的国家基金、省部级基金10余项,大型企业、航天科研单位委托的横向合作项目多项;参加“数字化制造基础研究”等国家973项目的研究工作。 获2006年度陕西省科技进步一等奖1项、2006年度教育部科技进步一等奖1项、1999年度教育部科技进步二等奖1项、2000年度陕西省教学成果一等奖1项;迄今在国内外重要期刊上发表论文80余篇,其中SCI/EI收录40余篇,申请发明专利9项。2004年度获得教育部新世纪人才支持。 研究领域或方向:高速、高精度机电系统的实现方法和控制技术;开放式运动控制和远程控制技术。 王力平 王力平:工学博士,清华大学教授,博士生导师。国家“高档数控机床与基础制造装备”04重大专项总体专家组成员、编制组成员;中国机械工业科学技术奖专业组评审委员;教育部科技奖励评审专家;国家科技支撑计划“高速高效加工技术与装备研究”重点项目专家组成员;华中科技大学兼职教授,吉林大学兼职教授;中国机械工程学会高级会员;北京数控装备创新联盟首届咨询委员会委员;中国中小企业协会项目评审与咨询专家。 2000年以来,作为项目负责人主持国家自然科学基金资助项目2项、863

数控机床电气控制形成性考核册作业

数控机床电气控制作业2 一、单项选择题 1. 用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是(B ) A.电气原理图 B.电器元件布置图 C.电气安装接线图 A )完成的。 2. 数控机床的进给运动是由( A. 进给伺服系统 可编程序控制 B.位置检测系统 C. 器 3. (B )是数控系统的核心 A. 进给伺服系统 B.数控装置 C.可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作,两者缺一不可。数控装置的软件由(B )组成。 A. 控制软件 B. 管理软件和控制软件两部分 C. 管理软件 5. (A )用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B. 进给伺服系 C. 数控装置 6. (B )是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电器。 A. 自动空气开关 B. 接触器 C. 电流继电器 7. (B )不仅控制起点和终点位置,而且要控制加工过程中每一点的位置和速度,加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A. 直线控制的数控机床 B. 轮廓控制的数控机床 C. 点位控制的数控机床

8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的,在信号输入、传输和输出过程中出现的一些( C )的有害的电气瞬变现象。 A. 可预见 B. 确定 C. 不确定 9. ( A )是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A. 接地 B. 电动机 C. 检测元件 二、判断题(正确的题标注“" ”错误标注“ X”) 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式,也适合于较大容量(大 于10KW ) 的电动机 (V ) 2. 开环伺服系统即为无位置反馈的系统,其驱动元件主要是步进电动机。 ( V ) 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量 ( X ) 4. 热继电器的作用是对电路进行短路保护 ( X ) 5. 以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统 (x )

五轴联动并联机床数控系统研究

现代制造工程2006年第7期数控加工技术 五轴联动并联机床数控系统研究 赵辉1,姜金三1,张春凤1,高峰2 (1郑州航空工业管理学院,郑州450015;2上海 交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海200030) 摘要分析并联机床数控系统特点,研究并联机床数控系统涉及的几项关键技术。在此基础上,以D elta T au公司的P M AC运动控制卡为核心部件,基于工业控制计算机构建五轴联动并联机床的数控系统,然后在W i ndo w s平台上开发了该数控系统的数控软件系统,并对系统的软、硬件结构及其实现进行详细的介绍。 关键词:数控系统并联机床五轴联动运动控制 中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:1671)3133(2006)07)0042)03 Study on the CNC syste m of a fi ve-axis parallel ki ne m atic machi ne Zhao H ui1,Ji a ng Jinsan1,Zhang Chun feng1,Gao Feng2 (1Zhengzhou I nstitute o fAeronautical I ndustry M anage m en,t Zhengzhou450015,C HN; 2State K ey Laboratory o fV i b ration,Shock&No ise,SJTU,Shanghai200030,C HN) Abstrac t B ased on the analysis about the features o f CNC sy stem o f a pa ra lle l k i nem ati c m ach i ne(PKM)and the study on t he key techno l ogy to rea lize it,a struc t ure of the CNC sy stem is i n troduced,w hich consists o f IPC and t he D elta T au Inc.c s m otion contro ller P M AC.T he soft w are used to contro l it i s also desi gned,and so m e modu les of the system are illustrated i n de tai.l K ey word s:CN C syste m Pa ra lle l k i ne m atic m ach i ne F i ve-ax i s li nkage M o tion contro l 0引言 并联机床的数控系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分。并联机床数控系统主要有两类不同的解决方案[1-3]:一类是在现有的商业化开放式数控系统的基础上进行二次开发,如西门子公司的Sinu-m erik840D开放式数控系统[4];另一类则是硬件采用/工业控制用电脑(I PC)+运动控制器0的方式[5-10],自行开发数控软件系统。采用商业化的数控系统进行开发,主要的优势在于可以合理利用商业化产品已有的功能,且商业化产品的可靠性较高。采用后者的主要优势在于不论是在功能还是在实现方式上,有充分的自由空间,且性价比低。 从伺服控制的角度分析,并联机床数控系统和传统机床的数控系统差别不大。但是由于它们运动传递原理完全不同,决定了在数控软件方面,两者有较大差异。并联机床数控软件系统主要涉及到的几项技术包括:代码识别与检查、插补算法、速度控制等。 本文将提出一种并联机床数控系统框架,研究其中涉及到的一些关键技术问题,对其软、硬件进行详细的介绍,并应用在一台五轴联动的并联机床上。 1并联机床数控系统特点 由于并联机床和传统机床运动传递原理完全不同,这决定了并联机床数控系统的特殊性。单从伺服控制的角度来分析,开发并联机床所需要的控制知识与开发传统多坐标机床所需的知识没有太大差别。它们之间最大不同体现在数控装置上。并联机床的运动传递原理和传统机床不同,而且并联机床的工作空间小且复杂,并联机床的性能如刚度、灵活度、奇异性、加减速等都和位姿密切相关。 对于数控系统而言,主要有两方面的任务:用户操作和机床控制。 用户操作主要包括下面几个部分:人机交互、故障诊断等。其中,人机交互又包括:输入数控代码或者简单的运动指令、查看机床运动状态和代码执行情况等。 机床控制主要包括:控制功能、准备功能、插补功能、补尝功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具管理功能和通信功能等。 42

并联机床研究现状与展望

并联机床研究现状与展望 杨建新,郁鼎文,王立平,汪劲松 (清华大学精密仪器与机械学系,北京 100084) 摘要:并联机床作为机床技术和机器人技术相结合的产物,与传统结构机床相比具有很多的优点。简要介绍了目前国内外并联机床的发展现状和未来趋势,以及关键技术的研究进展,提出了发展并联机床需要解决的若干理论与技术问题,以及解决这些问题的可行途径。 关键词:并联机床;机构设计;运动学;数控技术;动力学 中图分类号:TH112 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2002)03-00010-03 Progress in the R esearch of Parallel Machine Tool YAN G Jian-xin,YU Ding-wen,Wang Li-ping,Wang Jin-song (Tsinghua University,Beijing,100084,China) Abstract:As the result of synthesizing machine tools with robot technology,parallel machine tools have many advantages compared as the classical ones.This paper briefly introduces the future prospective of parallel machine tools,points out some key issues that should be tackled for design and manufacture. K ey w ords:Parallel Machine Tools;Mechanism Design;K inematics;NC Technology;Dynamics 并联机床自20世纪90年代中期问世以来,不过数年时间,便以迅猛的速度向前发展[1]。并联机床实质上是机器人和机床技术相结合的产物,从1994年美国Ingersoll和G&L公司首次在IM TS上首次展出称为VARIX和Hexapods的并联机床后,到2001年汉诺威国际机床展览会(EMO′2001)上展出的各种构型的商品化并联机床已达到30余台。目前,国际学术界和工程界十分重视研究与开发并联机床,对这种新型数控装备的应用前景和市场潜力抱乐观的态度,纷纷投入大量的人力和物力竞相开发[2]。并联机床如此迅速发展,并受到众多科研单位与商家的高度重视,原因是这种机床具有高刚性、高速度、高加速度、高精度、高柔性、高灵活性、大推力以及重量轻等优点,从而使得并联机床具有广阔的发展和应用前景。 1 并联机床基础理论及关键技术 111 构型设计 构型设计是并联机床设计的首要环节,其目的是在给定所需自由度条件下,寻求含一个动平台的并联机构杆副配置、驱动方式和总体布局的各种可能组合。关于并联机构构型的研究一直是人们关注的热点。近几年众多学者提出了多种新机构构型,并对机构的类型和构建方法进行了系统的讨论,其中基于少自由度并联机构的并联机床逐渐受到人们的青睐[3]。 按末端执行器运动自由度的数目并联机构可以分为6自由度、5自由度、4自由度和3自由度并联机床。20世纪90年代中期出现的并联机床基本都是以Stewart平台为基础的,经过几年的研究人们发现以Stewart平台为基础的6自由度并联机床存在工作空间小和加工精度不易保证的缺点,机构的运动学、动力学设计较为复杂。因此,人们逐渐开始选择并设计一些新结构形式的少自由度机构来用于加工。基于少自由度并联机构的并联机床具有结构形式简单、作业空间大、运动学动力学设计简单、运动容易解耦、对机械元件的制造及控制精度较低等优点。在少自由度机构上附加转头并且结合工作台的运动,有可能实现刀具相对工件的5个或6个自由度的运动。最有代表性的基于少自由度并联机构的并联机床是瑞典Neos Robotics公司开发研制的Tricept系列。在基于少自由度的并联机床中,5自由度和4自由度机床一般都属于变结构或串并混联结构机床,在串并混联结构中一个支链内可以有多个驱动器。例如东北大学的5轴联动3杆虚轴数控机床。 按驱动副类型的不同,并联机床可以分为内副驱动、外副驱动和内外副混合驱动,其中定长杆作为支链的外副驱动或内外副混合驱动的结构形式越来越普遍。以Stewart 平台为原型的并联机床主要为内副驱动形式,内副驱动形式灵活,速度快,常用于机器人操作机中实现一般空间运动,然而在金属加工中,内副驱动表现出很差的静特性和动特性,容易产生热效应且不便于补偿。相反,外副驱动采用定长杆,在刚度和动态性能上要比内副驱动好得多,而且在很大程度上避免了热效应,降低了热补偿的难度,此外还具有作业空间大、机械结构简单、标准化强、工艺性较好、具有优势运动方向等优点。具有代表性的外副驱动机床是瑞士苏黎世联邦技术学院的的6滑块机床Hexaglide、韩国SEN2 A TE公司的串并联机床ECL IPSE等。 按支链中伺服驱动器的数目不同,并联机床可分为并 收稿日期:2002-03-03 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2001AA421110);国家973资助项目(G1998030607) 作者简介:杨建新(1977-),男,山西阳泉人,清华大学博士研究生,主要研究领域为并联机床机构学与动力学。 012002年5月 机械设计与制造工程 第31卷 第3期

春数控机床电气控制作业及答案

数控机床电气控制作业(一) 1.按钮开关和行程开关的作用分别是什么?如何确定按钮开关的选用原则? 答:按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关,用于控制电路中发出起动或停止等指令,通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。 行程开关又称限位开关,是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时,由挡块与行程开关的滚轮相碰撞,使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。 按钮开关的选用原则 ①根据用途选择开关的形式,如紧急式、钥匙式、指示灯式等。 ②根据使用环境选择按钮开关的种类,如开启式、防水式、防腐式等。 ③按工作状态和工作情况的要求,选择按钮开关的颜色。 2.低压断路器在电路中的作用是什么?P12 3.接触器的用途是什么?它由哪几部分组成?P15 4.接近开关与行程开关相比有哪些优点?若接近开关为三线制输出,一般为哪三根输出线? 答:接近开关又称无触点行程开关。与行程开关相比,接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。 接近开关多为三线制。三线制接近开关有二根电源线(通常为24V)和一根输出线,输出有常开、常闭两种状态。 5..中间继电器的作用是什么?P21它和交流接触器有何区别? 答接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电器。而继电器是一种根据某种输入信号的变化,而接通或断开控制电路,实现控制目的的电器,中间继电器实质上是电压继电器的一种。 6.电动机起动电流很大,当电动机起动时,热继电器会不会动作?为什么? 答:热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器,主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大,但是,当电动机起动时,热继电器不会动作。因为,热继电器由于热惯性,其双金属片在短时间内不会弯曲,当电路短路时不能立即动作使电路立即断开,因此不能作短路保护。 8 .三相异步电动机的起动控制采用哪两种方式?

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

并联机器人机构静刚度研究现状与展望

并联机器人机构静刚度研究现状与展望* 李永刚1,2,宋轶民2,冯志友3 (1.天津工程师范学院机械工程学院,天津300222;2.天津大学机械工程学院,天津300072;3.天津工业大学机械工程学院,天津300160) 摘要:静刚度是并联机器人机构的一项重要性能评价指标,是并联机器人研究的热点领域之一。从有限元分析、静刚度解析模型、静刚度分析和静刚度设计等4个领域对并联机器人机构的静刚度研究现状进行了总结回顾,并对其未来发展趋势进行了分析。 关键词:并联机构;静刚度;有限元;建模 中图分类号:T H122文献标识码:A文章编号:1001-2354(2010)03-0001-04 与串联机器人机构相比,并联机器人机构具有刚度大、结构稳定、承载能力强、累积误差小、运动惯性小、运动学反解易求和便于实时控制等互补性优点,具有广阔的应用前景。因此,近30年来,并联机器人机构理论研究一直是机构学领域的研究热点之一。 然而,作为一项重要性能评价指标,静刚度不仅与机器人机构的拓扑结构有关,而且与机构的尺度参数和截面参数密切相关。显而易见,一个由细杆组成的并联机器人不一定比粗杆构成的串联机器人静刚度高。因此,为设计出大刚度的并联机器人,基于静刚度性能分析和设计的参数优化设计研究至关重要。许多学者在此领域做了大量卓有成效的工作。文中主要从有限元分析、静刚度解析模型、静刚度性能分析、静刚度设计4个方面对并联机器人机构静刚度研究现状进行了分析,并对其未来发展趋势进行了展望。 1国内外研究现状 1.1有限元分析 有限元分析是并联装备设计和静刚度性能预估的重要手段,主要是借助有限元分析软件如A NSYS等,对设计的虚拟并联装备样机进行受力分析,根据变形和应力分布情况,从而对样机的尺度参数和截面参数进行改进。朱春霞等[1-3]利用ANSYS软件对3-TPT并联机床进行了静刚度有限元分析,得到机床在不同姿态下的静刚度和静力特性,并调查了平行四边形结构对机床性能的影响。李育文等[4]利用有限元分析预估了6-UPS并联机床在整个工作空间内的静刚度性能分布,分析了结构参数对机床性能的影响,并通过静刚度实验对有限元分析的可靠性和有效性进行了验证。为研究并联机床单支路的刚度对系统性能的影响,李洋等[5]对单个U PS支链进行了有限元分析,研究发现虎克铰是应力集中的地方,其结构参数应做改进。魏永庚和胡景姝等[6-7]利用AN SYS软件对不同结构形式的6自由度并联机床进行了有限元分析,结果表明非交叉结构比较理想。梁军和付铁[8]采用结构矩阵分析和有限元分析相结合的方法,研究了BKX-I型并联机床刚度在工作空间中的分布规律。杨春辉等[9]分别采用有限元模型和线性理论模型研究了3RRR微动机器人的刚性,发现有限元分析的计算精度要高于线性理论模型。徐礼锯和范守文[10]基于刚度和弹性动力学的有限元分析,对比研究了一种新型4自由度并联机床和基于Stew art平台的并联机床的性能。徐洋等[11]利用ANSYS研究了基于Stew ar t平台的航海模拟平台的静、动态特性,并据此优化设计了平台的结构参数。由此可见,利用有限元分析计算机构的刚度方法简便,精确度较高,但耗时多,工作量大。因此,为便于并联机构参数的多变量优化设计,仍需要建立静刚度的解析或半解析模型。 1.2刚度解析模型 刚度解析模型是指机构的操作力和末端变形之间的映射。1990年Gosselin[12]依据虚功原理在只考虑主动关节弹性的前提下,首先给出了平面和空间机构操作力与末端变形间映射的建立方法,得到的映射为n@n矩阵,其中,n为机构的自由度数目。利用此方法,许多学者针对不同机构开展了静刚度分析和设计研究。由于此类刚度映射仅涉及主动关节的刚度,忽略了杆件和铰链等其他部件弹性的影响,因此所建模型缺乏完备性。H uang等[13]以此为基础,在考虑简单机架以及支链全部组件弹性的条件下,结合子结构综 第27卷第3期2010年3月 机械设计 JO U RN A L O F M ACH IN E D ESIG N V ol.27N o.3 M ar.2010 *收稿日期:2009-02-06;修订日期:2009-09-30 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675151) 作者简介:李永刚(1975-),男,河北永年人,讲师,博士,专业方向:并联机器人机构学,发表论文10余篇。

数控机床电气控制形成性考核册作业

数控机床电气控制形成性考核册作业 文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

数控机床电气控制作业2 一、单项选择题 1.用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是( B ) A.电气原理图 B.电器元件布置图 C.电气安装接线图 2. 数控机床的进给运动是由( A )完成的。 A.进给伺服系统 B.位置检测系统 C.可编程序控制器 3.( B )是数控系统的核心 A.进给伺服系统 B.数控装置 C.可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作,两者缺一不可。数控装置的软件由( B )组成。 A.控制软件 B.管理软件和控制软件两部分 C.管理软件 5.( A )用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B.进给伺服系 C.数控装置 6.( B )是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电器。 A.自动空气开关 B.接触器 C.电流继电器 7. ( B )不仅控制起点和终点位置,而且要控制加工过程中每一点的位置和速度,加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A.直线控制的数控机床 B.轮廓控制的数控机床 C.点位控制的数控机床 8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的,在信号输入、传输和输出过程中出现的一些( C )的有害的电气瞬变现象。 A.可预见 B.确定 C. 不确定

9.( A )是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A.接地 B.电动机 C.检测元件 二、判断题(正确的题标注“√”,错误标注“×”) 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式,也适合于较大容量(大于10KW)的电动机。(√) 2.开环伺服系统即为无位置反馈的系统,其驱动元件主要是步进电动机。 (√) 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量。(×) 4.热继电器的作用是对电路进行短路保护。(×) 5.以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统。(×) 三、简答题 1、电动机起动电流很大,当电动机起动时,热继电器会不会动作为什么 答:热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器,主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大,但是,当电动机起动时,热继电器不会动作。因为,热继电器由于热惯性,其双金属片在短时间内不会弯曲,当电路短路时不能立即动作使电路立即断开,因此不能作短路保护。 2.接触器的作用是什么接触器按其主触头通过电流的种类不同,分为哪两类 答:接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同,分为交流、直流两种,机床上应用最多的是交流接触器。 四、分析题

第10章.建立车铣复合机床后处理

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基于螺旋理论的5_UPS_UPU并联机床自由度分析

2012年第30期(总第45期) 科技视界 SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界0前言 并联机构是一种由两个及以上独立运动链连接动平台和定平台,具有2-6个自由度,且采用并联的驱动方式的机构。与串联机构相比较,并联机构具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力强等优点。由于并联机构的诸多优点而引起了众多学者展开将并联机构应用于机床的研究。并联机床又称为虚拟轴机床,是一种知识密集型机构,实质上它是现代机器人技术与机床结构技术结合的产物,其原型是并联机器人操作机。与传统机床相比,并联机床具有如下优点:1)刚度重量比大,2)响应速度快。3)环境适应性强,便于可重组和模块化设计,且可构成形式多样的布局和自由度组合。4)技术附加值高。可以说,并联机床被认为是本世纪最具有革命性的机床设计突破,代表了21世纪机床发展的方向。虽然并联机床得到了众多学者的研究,也获得了丰硕的研究成果,但由于其相比传统的机床而言在机构与控制方面相对要复杂的多,受限于并联机构的应用还不成熟,并联机床在我国还没有成熟的产品进入市场,目前国内外研究的并联机床大都集中在三自由度和六自由度的机型上,而对机床来说要加工复杂的零件最多需要五个自由度就可以完成。所以,六自由度并联机构应用在并联机床上将有一个多余的自由度,这显然是一种不必要的浪费;而三自由度的并联机构为完成复杂的任务就必须借助其他两个自由度的运动,这将使得并联机构的优点大打折扣。因此,研究五自由度的并联机构应用于机床是非常有意义的。燕山大学研究了五自由度的并联机床,但其机构构型(5-UPS/PRPU )中的约束支链采用了移动副连接方式,这将影响机床的性能。作者提出采用五自由度并联机构(5-UPS/UPU )应用于并联机床的构型,并分析其自由度数量与性质,证明本机构适合应用于并联机床。 1结构设计 图1 图2图3 如图1所示,5-UPS/UPU 机构由静平台c 、动平台d 与联接动静平台的六条支链L i (i =1,2,3,4,5,6)组成,每条支链L i (i =1,2,3,4,5,6)由杆a i (i =1,2,3,4,5,6)和杆b i (i =1,2,3,4,5,6)组成,其中L i (i =1,2,3,4,5)为主 动支链,L 6为约束支链,a i (i =1,2,3,4,5,6)与b i (i =1,2,3,4,5,6)之间通过移动副p i (i =1,2,3,4,5,6)联接,主动支链的一端通过虎克铰A i (i = 1,2,3,4,5)与静平台c 联接,主动支链另一端通过球铰B i (i =1,2,3,4,5)与动平台d 联接,约束支链L 6分别通过虎克铰A 6与虎克铰B 6与静平台c 与动平台d 联接。虎克铰A i (i =1,2,3,4,5)的几何中心为第一正五边形的五个顶点,以第一正五边形的几何中心为坐标原点,垂直于虎克铰A i (i =1,2)中心连线的方向为X 轴,平行于虎克铰A i (i =1,2)中心连线的方向为 Y 轴,第一正五边形所在平面的法向方向为Z 轴建立参考坐标系O-XYZ 。 2自由度分析 由上节可知每条主动支链L i (i =1,2,3,4,5)具有相同的结构,建立主动支链坐标系O i -X i Y i Z i (i =1,2,3,4,5),如图2所示,其X i 轴和Y i 轴分别与虎克铰A i 的两个转动轴线重合,且Z i 轴垂直于X i 、Y i 平面,可知球铰B i 的几何中心相对于支链坐标系的位置为(x i ,y i ,z i )。 故主动支链的运动螺旋系为: i 1:(1,0,0;0,0,0)i 2:(0,1,0;0,0,0)i 3:(0,0,0;l 3,m 3,n 3)i 4:(1,0,0;l 4,m 4,n 4)i 5:(0,1,0;l 5,m 5,n 5)i 6 :(0,0,1;l 6,m 6,n 6!#######"#######$ ) (2-1) 基于螺旋理论的5-UPS/UPU并联机床自由度分析 舒宏庭王红州程洪涛 (江西省机械科学研究所江西南昌 330002) 【摘要】并联机床被认为是本世纪最具有革命性的机床设计突破,代表了21世纪机床发展的方向,目前国内外研究的并联机床大都集中在三自由度和六自由度的机型上,而对机床来说要加工复杂的零件最多需要五个自由度就可以完成。燕山大学研究了五自由度的并联机床,但其机构构型(5-UPS/PRPU )的约束支链采用了移动副连接方式,这将影响机床的性能。本文提出采用五自由度并联机构(5-UPS/UPU )应用于并联机床的构型,并分析其自由度数量与性质,证明了本机构适合应用于并联机床。 【关键词】并联机床;机构构型;5-UPS/UPU ;五自由度分析 【Abstract 】Parallel machine tool is considered to be the most revolutionary breakthrough design of machine tool,which represents the direction of machine tool ’s development in the 21st century.At present the domestic and international research of parallel machine tool mostly concentrated in the three degree of freedom and six degrees of freedom on the model ,however,it only needs five degrees of freedom to processing complex parts.Yan - shan university has studied parallel machine tool with five degrees of freedom,but its mechanism configuration is 5-UPS/PRPU,which the constraint of branched chain adopts prismatic pair,which affects the functions of the machine tool.This paper puts forward parallel machine tool with parallel mechanism (5-UPS/UPU)of the five degrees of freedom and analyzes quantity and nature of its degree of freedom,this paper proves that the mecha -nism is suitable for parallel machine tool. 【Key words 】Parallel machine tool ;Mechanism configuration ;5-UPS/UPU ;Analysis of five degrees of freedom 作者简介:舒宏庭(1973.8—),男,汉族,硕士,江西省机械科学研究所,从事科研工作,研究方向为数控技术、并联机床 。 (下转第276页) 机械与电子 273

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