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共創(chuàng)共贏
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)。
20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)了*批電氣機(jī)器人,在一些極其單調(diào)和危險(xiǎn)的工作領(lǐng)域,被用來替代人體勞動(dòng)。這種機(jī)器人應(yīng)用的就是串聯(lián)技術(shù),其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是工作終端能夠向各方向運(yùn)動(dòng),具有足夠的動(dòng)態(tài)性能和靈活性,可到達(dá)要求的工作區(qū)域,但其精度和剛性較差。
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??梢詮囊韵聨讉€(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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