3-2-1结构六自由度正交并联机床制造技术

本发明专利技术涉及机械制造领域。该并联机床包括固定台１、运动台２、联接固定台１与运动台２的六根直线移动驱动支路３和装在运动台上的电主轴及切削刀具４，其中六根直线移动驱动支路３与运动台２和固定台１相连的运动副为球铰，其特征是：六根直线移动驱动支路３按３、２、１分为三组，与三组驱动支路对应的与运动台２相连的三组球铰的中心分别分布在一六面体的三个互相垂直的表面上，固定台１上的六个球铰点的分布特点和运动台上的六个球铰点相似。该发明专利技术具有系统运动的非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工艺性好等优点。该机床在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造领域，特别是涉及一种3-2-1结构六自由度正交并联机床。
技术介绍
并联机床克服了传统机床的诸多缺点，具有模块化程度高、结构简单、速度快和刚度好等优点，其缺点是工作空间小和控制算法复杂。并联机床自从90年代问世以来，以其崭新设计概念及潜在的市场需求已经成为数控加工领域新的研究热点。在1994年芝加哥国际制造技术展览会上，美国Giddings & Lewis公司和Ingersoll公司在世界上第一次展出VARIAX和HOH600并联机床，在这之后国内外学者和机床制造商都非常关注并联机床的样机的研制。在1997年欧洲国际机床展览会上，美国、日本、德国等的大学和机床制造商展出了10余台并联机床样机，近几年来，我国的一些高等院校和科研院所也相继投入人力物力，对这种新概念机床进行研究与开发，这些单位主要有清华大学、天津大学、哈尔滨工业大学、东北大学、河北工业大学和中科院沈阳自动化所等。清华大学和天津大学联合研制了VAMTIY并联机床样机，哈尔滨工业大学和东北大学也分别研制了并联机床的样机，天津大学与天津第一机床厂联合研制了9杆3自由度并联机床Linapod等。但是，这些研究成果还存在运动耦合严重和装配与结构工艺性差等问题，从而增加了控制与制造难度。
技术实现思路
为了克服现有并联机床存在的上述不足，本专利技术提供一种3-2-1结构六自由度正交并联机床，这种新结构的并联机床具有动态特性好和加工装配工艺性好等突出优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是这种并联机床由固定台、运动台、联接固定台与运动台的六根直线移动驱动支路和装在运动台上的电主轴及切削刀具组成，其中六根直线移动驱动支路与运动台、固定台相连的运动副为球铰，其特征在于六根直线移动驱动支路按3、2、1分为第一、第二、第三组，和这三组驱动支路对应的与运动平台相连的三组球铰的中心分别分布在长、宽、高分别为2a、2b、2c的基础六面体的三个互相垂直的表面上，其中，第一组的三个球铰的中心分别位于边长为2d的正三角形的三个顶点上，第二组的二个球铰的中心分别位于长为2d的线段的二个端点上，第三组的球铰的中心位于所在基础六面体表面的几何中心；固定台上的六个球铰点的分布特点和运动平台上的六个球铰点相似；当三组驱动支路分别与基础六面体的三个互相垂直的表面垂直时，该并联机床处于正交位姿。本专利技术的有益效果是该专利技术具有系统运动非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工艺性好等优点。运动台上的电主轴及切削刀具通过六个直线移动驱动支路的伸缩，可以实现任意位置与姿态的运动，从而完成任意空间曲面的加工。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图说明图1为3-2-1结构六自由度正交并联机床示意图。图2为3-2-1结构六自由度正交并联机床的机构简图。在图1中，1.固定台，2.直线移动驱动支路，3.运动台，4.电主轴与切削刀具。图1是本专利技术公开的一个实施例，这种3-2-1结构六自由度正交并联机床由固定台1、运动台3、联接固定台1、运动台3的六根直线移动驱动支路2和装在运动台上的电主轴及切削刀具4组成，运动台上的电主轴及切削刀具4通过六个直线移动驱动支路2的伸缩，实现六个自由度的运动。这种新结构的机床在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。权利要求1.一种3-2-1结构六自由度正交并联机床，包括固定台(1)、运动台(3)、联接固定台(1)与运动台(3)的六根直线移动驱动支路(2)和装在运动台(3)上的电主轴及切削刀具(4)组成，其中六根直线移动驱动支路(2)与固定台(1)和运动台(3)相连的运动副为球铰，其特征在于六根直线移动驱动支路(2)按3、2、1分为第一、第二、第三组，和这三组驱动支路对应的与运动平台(3)相连的三组球铰的中心分别分布在长、宽、高分别为2a、2b、2c的基础六面体的三个互相垂直的表面上，其中，第一组的三个球铰的中心分别位于边长为2d的正三角形的三个顶点上，第二组的二个球铰的中心分别位于长为2d的线段的二个端点上，第三组的球铰的中心位于所在基础六面体表面的几何中心。2.根据权利要求1所述的六自由度正交并联机床，其特征在于固定台(1)上的六个球铰点的分布特点和运动台(3)上的六个球铰点相似。全文摘要本专利技术涉及机械制造领域。该并联机床包括固定台1、运动台2、联接固定台1与运动台2的六根直线移动驱动支路3和装在运动台上的电主轴及切削刀具4，其中六根直线移动驱动支路3与运动台2和固定台1相连的运动副为球铰，其特征是六根直线移动驱动支路3按3、2、1分为三组，与三组驱动支路对应的与运动台2相连的三组球铰的中心分别分布在一六面体的三个互相垂直的表面上，固定台1上的六个球铰点的分布特点和运动台上的六个球铰点相似。该专利技术具有系统运动的非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工艺性好等优点。该机床在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。文档编号B23Q41/00GK1442274SQ0310288公开日2003年9月17日 申请日期2003年2月6日 优先权日2003年2月6日专利技术者金振林, 高峰 申请人:燕山大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种３－２－１结构六自由度正交并联机床，包括固定台（１）、运动台（３）、联接固定台（１）与运动台（３）的六根直线移动驱动支路（２）和装在运动台（３）上的电主轴及切削刀具（４）组成，其中六根直线移动驱动支路（２）与固定台（１）和运动台（３）相连的运动副为球铰，其特征在于：六根直线移动驱动支路（２）按３、２、１分为第一、第二、第三组，和这三组驱动支路对应的与运动平台（３）相连的三组球铰的中心分别分布在长、宽、高分别为２ａ、２ｂ、２ｃ的基础六面体的三个互相垂直的表面上，其中，第一组的三个球铰的中心分别位于边长为２ｄ的正三角形的三个顶点上，第二组的二个球铰的中心分别位于长为２ｄ的线段的二个端点上，第三组的球铰的中心位于所在基础六面体表面的几何中心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金振林，高峰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]