【正文】 工具和工件變化快速。簡要討論了基于 Steward 平臺的新型機床，這種機床最近工程中已得到廣泛應(yīng)用。 Manufacture 42 (2020) 505– 520 學(xué) 生 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 機制 061 校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二 ○ 一 ○ 年 三 月 第 1 頁 共 21 頁 五軸銑削機床運動鏈設(shè)計與分析 . Bohez Department of Design and Manufacturing Engineering, Asian Institute of Technology, . Box 4, Klong Luang, 12120 Pathumthani, Thailand 摘要 ：五軸數(shù)控加工中心目前已成為相當(dāng)普遍的機床。大多數(shù)機床的運動學(xué)分析是建立在直角笛卡兒坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的。 關(guān)鍵詞：五軸聯(lián)動，機床，運動鏈，工作空間，數(shù)控系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)軸 機床的主要設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵循下列原則 ： * 運動學(xué)應(yīng)提供一部分方向和工具的位置足夠的靈活性。 * 保護環(huán)境。甲三軸銑削機有三個線性 長度 X， Y和 Z，可定位各個軸的空間位置限制。對于一個傳統(tǒng)的三線性軸機器，這可以通過提供實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸。圖 2給出了運動圖五軸機，圖 1。軸的最低所需數(shù)目從剛體運動學(xué)的角度問題也可以理解。 3。博伊德的圖 [3]也是早期引進的。最近的一篇文章適用于五軸機床工作空間計算的問題，這個文章是廣泛使用 DenawitHartenberg 理論方法，由阿卜杜勒馬立克和奧斯曼 [6] 開發(fā)。機床和工件相互作用的模擬圖形也是一個非?；钴S的研究領(lǐng)域，并且在圖 [10]中有良好的介紹。（三）一個 T 軸和 4個 R軸（四）五軸研發(fā)軸。第一種，可根據(jù)工件和刀具軸載和運動鏈中的每個軸的序列號得出的。在 5 軸機床圖 1，可以用軸 X’Y’A’B’Z來描述。此外這個組合也只包括兩個線性軸和三個旋轉(zhuǎn)軸。因此，理論上一個五軸機床帶有一個機床運動軸，有 6 179。 ? ? ? ?66!!tco m b twN t w?? 3t? t+w=5 (1) ? ? ? ?66!!wco m b wtN w t?? t＞ 3 t+w=5 (2) 這個公式的值總是等于 6！或當(dāng) w + t = 5 時，等于 720。 組合 Gt 的的特點是由一個固定值 t 描述的，這個特點與由固定值 w描述的 G’W是相同的， w= 5t。該 第 5 頁 共 21 頁 運動鏈?zhǔn)?XBYAZ（ TRTRT）。這種結(jié)構(gòu)最好用于非常小的工件（見 節(jié)）?；旧嫌袃煞N可能，單一的軸運動鏈可以是 R或 T。圖 5 給出了一個機床的例子，由兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個線性軸組合而成的機床。基本上有三種可能：攜帶的工具軸可以是線性（ TT），旋轉(zhuǎn)（ RR）或混合（ TR）。 圖 5 B’Z’CAY機床 圖 6 B’C’ZYX 機床 圖 7 Z’X’C’BY 機床 圖 8 Z’A’B’YX 機床 進一步審議只有 2個旋轉(zhuǎn)軸和 3 個線性的機床。 從這個設(shè)計角度來看，這是一種更易被處理的方案。不同設(shè)計的數(shù)目是10（ Nt’=3和 Nr’=2），（圖 15 和 16） （ ii） G1/G4’, NT +NR=1, 所以 NT=1 ， NR=0,是該工具唯一可能選擇的運動鏈。 R’T’R’T’T。 （ iii） 組合 G2/G3’ 的機床軸是 TT， 所以 NT’=1, NR’=2, NT=2, NR=0，并且公式（ 2）給出 NCOMB=3。包含 R’R’機床的三個例子。 從上述結(jié)論可以看出， R’R’型 五軸機床配置總數(shù)是 20. 在圖 1， 3， 6， 8 上可以看到固定在 工作臺上的 2 軸機床。加工過程中的刀具軸始終平行于機床的 Z軸。 178。 178。這意味著如果車床上的工件位置改變了，則 NC 程序上的軸系統(tǒng)不能被改變。五片面的電火花加工和其他電極切割工件。工件渦輪的幾何旋轉(zhuǎn)大于一定角度。 優(yōu)點： 178。工件的一個新的夾緊位置是一個簡單的轉(zhuǎn)變。當(dāng)主軸本身是旋轉(zhuǎn)時會獲得唯一的簡單設(shè)計和建造。隨機的圓弧插補以及無規(guī)取向的鉆孔車不被轉(zhuǎn)化。例如像空氣機翼一樣非常大的工件類型。但他們大多數(shù)卻是結(jié)合前 2類型的優(yōu)缺點，而且往往被用來生產(chǎn)小工件。 R’TRTT。 T’R’TTR。 T’R’T’TR。 T’T’R’RT. （ 4） 條件 NT’=3 和 NT=0 四個組合： R’T’T’T’R。 圖 11 G2/G3’組的 R’R機床 該機床的工作空間是由大范圍的機床參考點（如刀尖）沿機床運動軸路徑獲得的。 Wr 一個可能的定義是指工件工作空間交機床工作區(qū)和機床工作空間并工件工作空間的布爾比例。只有在每個機器人的工作空間的兩個交叉點，他們才可以 39。在機器人的合作情況下，將意味著， 只有一點是可以握手。因此，有必要修改的五軸機床案件里的上述定義。 ? ?T O O L W O R K P I E C E r e f r e fRT O O L W O R K P I E C EW S W S To o l W o r kW W S W S? ? ? ?? ? (5) 合并所有可能的機床工作空間交叉點，工件工作空間所有可能的機床參照點和工件參考點必須應(yīng)用于分子。 對每一個可能的交匯點相當(dāng)于一個機床方向矢量和機床工作臺垂直向量。設(shè)置刀具和工件。 ? ?121 ,()D O M ET O O L W O R K P I E C E r e f r e fV O L R RQSW S W S T o o l W o r k? ? ? ? ? (7) 如果該指數(shù)近似為一，這意味著旋轉(zhuǎn)軸的所有范圍可以在整個機床工作空間使用。這將反映在一個可以加工的較小的球形圓頂上。 將工件轉(zhuǎn)換成機床坐標(biāo)稱為幾何轉(zhuǎn)換 [2]或逆運動學(xué)。 工件坐標(biāo) x,y,z,i,j,k可以由機床坐標(biāo)功能表達出來 ? ? ? ?? ?1 1 2 2 33 1 1 2 2, , , , , 。 [ , , ]TTT R RT F x y z i j k T F x y z i j k TF x y z i j k R F I J K R F i j k??? ? ? (8) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 51 2 3 4 5 1 2 1 212[ , , , , ] 。 [ , ] 。找到一個機床工作空間近似值，通過把每個點的坐標(biāo)方程改成同樣距離的點的三維網(wǎng)格點（ 9）。如果此機床工作空間是在工作臺上，則與機架有干擾的部分必須被剪去。其中最大的一個球體可以決定機床路徑。如果該機床導(dǎo)向軸沿 iθ或 iψ，則該機床將軸平行球面上的等參線 θ=常數(shù)或 ψ=常數(shù)。螺旋 39。通過機床幾何變換，角度ψ可以在最大范圍 R1和 R2之間。方程核對為：2 2 2 21 2 3 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 1 2[ , , , , ] [ , , , , ] [ , , , , ]YZXr F T T T R R F T T T R R F T T T R R? ? ?。為了做 一個完整的球體，需要兩個 RR軸。定位角度指數(shù)的定義是兩個旋轉(zhuǎn)軸最大范圍的生產(chǎn)率與 α12/90乘以 360 180分為的比例。通常只有一個工作空間可在這兩個旋轉(zhuǎn)軸方向的全部范圍使用子空間。 . 五軸機床的應(yīng)用 這些應(yīng)用可分為定位和輪廓。一旦達到正確的位置，當(dāng)固定大部分軸的位置時，就可以加工該漏洞或平面。當(dāng)機床和工件定位在任何切割處理之前，這增加了在快速移動模式的速度。關(guān)于更多細節(jié)在圖 13中可以找到。（四）醫(yī)療假體如人工心臟瓣膜 。這也偏向于使得水平機床臺面更方便地固定和控制工件。 1 珠寶的五軸加工 一個典型的工件可以做成圖 14中的花形件。當(dāng)經(jīng)營者有很好的觀點時（范圍 360 176。這里只考慮了兩個運動鏈。以及 A = 360 176。工件工作空間隨上述機床移動變化，占據(jù)機床臺的中心位置。這個圓邊的半徑是工件參考點到每個中心線的偏心距。 表 1總結(jié)了第 5節(jié)中定義的參數(shù)計算模型和每個偏心。由于干擾的線性軸。旋轉(zhuǎn)軸的位置在運動鏈開始，這為模型一產(chǎn)生一個更大的機床工作空間。示例 2 轉(zhuǎn)盤的選擇 比較兩個相同的運動圖（ T’T’R’R’T） 和運動中的線性軸機相同的范圍（圖 17）。因此，模型與業(yè)務(wù)更需要一個大的方向范圍，通常輪廓應(yīng)用適合小型工件。應(yīng)選擇具有最高轉(zhuǎn)速的，它不會削弱小直徑刀具切削力。模型二和模型一有相同的線性軸，但規(guī)模的范圍較小，可以輕松處理雙重工件尺寸和重量。 模型一可以被選中作為小零件的液壓閥外殼的定位應(yīng)用，不過需要一個大的角度范圍。一個 ATC應(yīng)該不