並聯機床

1．並聯機構僅有6個關節，10個自由度，剛性、動態性能及高速性能大幅提高。

2．提出了最新並聯機床校準和標定技術：能夠校準並聯機床所有參數，是世界第一個在誤差補償方面現數控機床相同的並聯機床。

3．並聯機床下平台主軸無論處於加工範圍的任何位置，其動態特性都保持高度一致，為最佳切削參數的選擇提供了保證。

4．機床加工效率更高，加工產品尺寸範圍更大。機床在有效工作空間內可實現5～6面及全部複合角度的位置加工，適合用于敏捷加工；需一次裝夾即可完成5～6面的複雜異型件及複合角度孔和曲面的加工等，可廣泛用於航天航空、船舶、國防、汽車、大型模具、發電設備等大型複雜零件的自由曲面加工。用該機床組成的生產線，可大幅度的減少機床台數，減少輔助時間。

哈量集團計劃採取兩種方式在國內推廣使用該產品和實現產業化。一是獨立開展市場營銷工作，向全球的終端用戶提供完整的機床和解決方案。重點向航空航天、核電力設備、船舶、高速列車及汽車領域提供該產品。二是向EXECON公司技術在中國和全球的集成許可商提供該機床的核心模塊，由集成商向用戶提供完整的機床，或與這些公司共同合作，向全球的用戶提供完整的機床和解決方案。

為了解決上述矛盾，在20世紀80年代后，一大批學者開始致力於並聯機構的研究，提出了並聯機床的概念。並聯機床的典型代表是Stewart平台結構，即由六根可伸縮桿和動平台構成，可實現較高的動態特性，但工作範圍小。為解決這一問題，研究者把並聯機構與串聯機構結合起來，取得高動態性能和大的工作空間，其典型代表是瑞典的NOUSE公司的Tricepts機床。

1994年芝加哥國際機床展覽會後，許多大學和企業加入到並聯機床的應用研究開發之中，如美國Giddings & Lewis公司、Ingersold公司、Hexel公司，德國的Siemens公司、Mikromant公司，日本的東芝公司、豐田公司、日立公司、三菱公司，俄羅斯的Lapic公司等。當時在國際上對並聯機床做得最好的是瑞典的NOUSE公司，到2003年，該公司已經銷售出300餘台。

1994年後，我國的高校、科研院所和企業也開展了並聯機床的研究工作，主要有哈工大與哈量集團共同研製的加工葉片的並聯加工中心，該項目獲得2005年度中國機械行業科技進步二等獎；清華大學和齊齊哈爾第二機床集團聯合研製的加工水輪機葉片的龍門式混聯機床，另外還有天津大學、燕山大學、中科院瀋陽自動化所、北京航空航天大學、東北大學、北京理工大學等，也都開展了並聯機床的研製工作，並取得了一定的成績。

2004年，原NOUSE公司總裁卡勒紐曼先生與他的原總設計師成立了新的EXECON公司，推出了新型的並聯機床，並致力於該技術在全世界以發放生產許可證的方式的推廣工作。

類別：行業知識

並聯機床是空間機構學、機械製造、數控技術、計算機軟硬技術和CAD/CAM技術高度結合的高科技產品。本文介紹了它的特點和研究現狀，並總結出了並聯機床的八個研究方向。

並聯機床(Parallel Machine Tools)，又稱並聯結構機床(Parallel Structured Machine Tools)、虛擬軸機床(Virtual Axis Machine Tools)，也曾被稱為六條腿機床、六足蟲(Hexapods)。並聯機床是基於空間並聯機構Stewart平台原理開發的，是近年才出現的一種新概念機床，它是並聯機器人機構與機床結合的產物，是空間機構學、機械製造、數控技術、計算機軟硬技術和CAD/CAM技術高度結合的高科技產品。它克服了傳統機床串聯機構刀具只能沿固定導軌進給、刀具作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，可實現多坐標聯動數控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足複雜特種零件的加工。自其1994年在美國芝加哥機床展上首次面世即被譽為是“21世紀的機床”，成為機床家族中最有生命力的新成員。

整體而言，傳統的串聯機構機床，是屬於數學簡單而機構複雜的機床，而相對的，並聯機構機床則機構簡單而數學複雜，整個平台的運動牽涉到相當龐大的數學運算，因此虛擬軸並聯機床是一種知識密集型機構。這種新型機床完全打破了傳統機床結構的概念，拋棄了固定導軌的刀具導向方式，採用了多桿並聯機構驅動，大大提高了機床的剛度，使加工精度和加工質量都有較大的改進。另外，由於其進給速度的提高，從而使高速、超高速加工更容易實現。由於這種機床具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度以及重量輕、機械結構簡單、製造成本低、標準化程度高等優點，在許多領域都得到了成功的應用，因此受到學術界的廣泛關注。由並聯、串聯同時組成的混聯式數控機床，不但具有並聯機床的優點，而且在使用上更具實用價值。

隨著高速切削的不斷發展，傳統串聯式機構構造平台的結構剛性與移動台高速化逐漸成為技術發展的瓶頸，而並聯式平台便成為最佳的候選對象，而相對於串聯式機床來說，並聯式工作平台具有如下特點和優點：

機床機械零部件數目較串聯構造平台大幅減少，主要由滾珠絲杠、虎克鉸、球鉸、伺服電機等通用組件組成，這些通用組件可由專門廠家生產，因而本機床的製造和庫存成本比相同功能的傳統機床低得多，容易組裝和搬運。

由於採用了封閉性的結構(closed-loop structure)使其具有高剛性和高速化的優點，其結構負荷流線短，而負荷分解的拉、壓力由六隻連桿同時承受，以材料力學的觀點來說，在外力一定時，懸臂量的應力與變形都最大，兩端插入(build-in)次之，再來是兩端簡支撐(simply-supported)，其次是受壓的二力結構，應力與變形都最小的是受張力的二力結構，故其擁有高剛性。其剛度重量比高於傳統的數控機床。

如果結構所承受的力會改變方向，(介於張力與壓力之間)，兩力構件將會是最節省材料的結構，而它的移動件重量減至最低且同時由六個致動器驅動，因此機器很容易高速化，且擁有低慣性。

由於其為多軸並聯機構組成，六個可伸縮桿桿長都單獨對刀具的位置和姿態起作用，因而不存在傳統機床(即串聯機床)的幾何誤差累積和放大的現象，甚至還有平均化效果(averaging effect)；其擁有熱對稱性結構設計，因此熱變形較小；故它具有高精度的優點。

由於該機床機構簡單控制方便，較容易根據加工對象而將其設計成專用機床，同時也可以將之開發成通用機床，用以實現銑削、鏜削、磨削等加工，還可以配備必要的測量工具把它組成測量機，以實現機床的多功能。這將會帶來很大的應用和市場前景，在國防和民用方面都有著十分廣闊的應用前景。

由於受力結構合理，運動部件磨損小，且沒有導軌，不存在鐵屑或冷卻液進入導軌內部而導致其划傷、磨損或鏽蝕現象。

對於不同的機器加工範圍，只需改變連桿長度和接點位置，維護也容易，無須進行機件的再制和調整，只需將新的機構參數輸入。

由於沒有實體坐標系，機床坐標系與工件坐標系的轉換全部靠軟體完成，非常方便。

Stewart平台應用於機床與機器人時，可以降低靜態誤差(因為高剛性)，以及動態誤差(因為低慣量)。而Stewart平台的劣勢在於其工作空間較小，且其在工作空間上有著奇異點的限制，而串聯工作平台，控制器遇到奇異點時，將會計算出驅動裝置無法達成的驅動命令而造成控制誤差，但Stewart平台在奇異位置會失去支撐部分方向的力或力矩的能力，無法完成固定負載對象。

1、用本機床前、必須首先熟悉本機床的結構、各手柄的功用和操作方法，使用前應用油槍對準各油杯逐一加油，並檢查各夾緊機構是否處於夾緊狀態及電器設備是否正常；

2、主軸轉速的變換主軸變速是通過三個塔形輪進行，主軸轉速從1600LPm~3000LPm，以適用不同的切削加工需要。（見標牌）變速時可鬆開電機支杆的鎖緊螺釘，變動皮帶在輪槽的位置后拉緊，再鎖緊電機支杆，即可工作；

3、進給系統操作主軸的快速進給鬆開左側縮緊手柄，搬動操作手柄，即可實現主軸的快速進給；3工作台的縱橫進給鬆開鎖緊手炳，搖動手輪，即可實現工作台的縱橫進給運動；

4、機頭的升降鬆開立柱夾緊手柄，搖動立柱座上的升降手把，可實現主軸箱的升降；

5、銑削本機床配有銑卡頭一套，可裝上立銑刀進行銑削，若銑削較大平面時，可購買M3# 端銑刀與之配用；

6、鑽削（擴、鉸）主軸內錐孔為莫氏號，選用不同莫氏號的變徑套以適應各種直徑的鑽削、擴孔作業；

7、攻絲本機若配有JSN12型絲錐夾頭，可實現逆轉、過載保護及調正扭矩等功能。攻絲時主軸轉速應選取550rPm以下的轉速為安。（可逆攻絲夾頭JSN12型自配）

8、鏜孔附件中配有莫氏號鏜刀桿，裝上刀頭，即可進行鏜孔，根據需要，也可自配專用鏜桿，以適應各種鏜孔加工需要；

9、磨削機床配有碗型砂輪，選用不同磨料的砂輪，可使用各種鋼件和鑄鐵件平面磨削；

10、機床潤滑滾動軸承均用潤滑脂潤滑，每半年清洗一次，相對移動的滑動表面採用機油潤滑，每班2次。

11、機器的維護保養按《設備操作、維護、保養制度》執行。