并联机床

并联机床 : 是指用并联机构作为进给传动机构的数字控制机床.与传统机床相比并联机床具有刚度重量比大、响应速度快、对环境适应性高、技术附加值高等优点该机床具有以下特点1．并联机构仅有6个关节，10个自由度，刚性、动态性能及高速性能大幅提高。

2．提出了最新并联机床校准和标定技术：能够校准并联机床所有参数，是世界第一个在误差补偿方面现数控机床相同的并联机床。

3．并联机床下平台主轴无论处于加工范围的任何位置，其动态特性都保持高度一致，为最佳切削参数的选择提供了保证。

4．机床加工效率更高，加工产品尺寸范围更大。

机床在有效工作空间内可实现5～6面及全部复合角度的位置加工，适合用于敏捷加工；需一次装夹即可完成5～6面的复杂异型件及复合角度孔和曲面的加工等，可广泛用于航天航空、船舶、国防、汽车、大型模具、发电设备等大型复杂零件的自由曲面加工。

用该机床组成的生产线，可大幅度的减少机床台数，减少辅助时间。

产业化哈量集团计划采取两种方式在国内推广使用该产品和实现产业化。

一是独立开展市场营销工作，向全球的终端用户提供完整的机床和解决方案。

重点向航空航天、核电力设备、船舶、高速列车及汽车领域提供该产品。

二是向EXECON公司技术在中国和全球的集成许可商提供该机床的核心模块，由集成商向用户提供完整的机床，或与这些公司共同合作，向全球的用户提供完整的机床和解决方案。

并联机床（又称虚拟轴机床）是由机械机构学原理引用过来的，机构学里将机构分为串联机构和并联机构，串联机构的典型代表是机器人，传统机床的布局实际上也是串联机构。

理论上串联机构具有工作范围大，灵活性好等特点，但精度低，刚性差，作为机床，为提高精度和刚性，不得不将床身、导轨等制造得宽大厚实，由此导致了活动范围和灵活性能的下降。

为了解决上述矛盾，在20世纪80年代后，一大批学者开始致力于并联机构的研究，提出了并联机床的概念。

并联机床的典型代表是Stewart平台结构，即由六根可伸缩杆和动平台构成，可实现较高的动态特性，但工作范围小。

为解决这一问题，研究者把并联机构与串联机构结合起来，取得高动态性能和大的工作空间，其典型代表是瑞典的NOUSE公司的Tricepts机床。

1994年芝加哥国际机床展览会后，许多大学和企业加入到并联机床的应用研究开发之中，如美国Giddings & Lewis公司、Ingersold公司、Hexel公司，德国的Siemens公司、Mikromant 公司，日本的东芝公司、丰田公司、日立公司、三菱公司，俄罗斯的Lapic公司等。

当时在国际上对并联机床做得最好的是瑞典的NOUSE公司，到2003年，该公司已经销售出300余台。

1994年后，我国的高校、科研院所和企业也开展了并联机床的研究工作，主要有哈工大与哈量集团共同研制的加工叶片的并联加工中心，该项目获得2005年度中国机械行业科技进步二等奖；清华大学和齐齐哈尔第二机床集团联合研制的加工水轮机叶片的龙门式混联机床，另外还有天津大学、燕山大学、中科院沈阳自动化所、北京航空航天大学、东北大学、北京理工大学等，也都开展了并联机床的研制工作，并取得了一定的成绩。

2004年，原NOUSE公司总裁卡勒纽曼先生与他的原总设计师成立了新的EXECON公司，推出了新型的并联机床，并致力于该技术在全世界以发放生产许可证的方式的推广工作。

INGERSOLL公司的并联机床并联机床的特点、研究现状及展望类别：行业知识并联机床是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。

本文介绍了它的特点和研究现状，并总结出了并联机床的八个研究方向。

并联机床(Parallel Machine Tools)，又称并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools)，也曾被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。

并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的，是近年才出现的一种新概念机床，它是并联机器人机构与机床结合的产物，是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。

它克服了传统机床串联机构刀具只能沿固定导轨进给、刀具作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工。

自其1994年在美国芝加哥机床展上首次面世即被誉为是“21世纪的机床”，成为机床家族中最有生命力的新成员。

编辑本段并联机床的特点整体而言，传统的串联机构机床，是属于数学简单而机构复杂的机床，而相对的，并联机构机床则机构简单而数学复杂，整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算，因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机构。

这种新型机床完全打破了传统机床结构的概念，抛弃了固定导轨的刀具导向方式，采用了多杆并联机构驱动，大大提高了机床的刚度，使加工精度和加工质量都有较大的改进。

另外，由于其进给速度的提高，从而使高速、超高速加工更容易实现。

由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度以及重量轻、机械结构简单、制造成本低、标准化程度高等优点，在许多领域都得到了成功的应用，因此受到学术界的广泛关注。

由并联、串联同时组成的混联式数控机床，不但具有并联机床的优点，而且在使用上更具实用价值。

随着高速切削的不断发展，传统串联式机构构造平台的结构刚性与移动台高速化逐渐成为技术发展的瓶颈，而并联式平台便成为最佳的候选对象，而相对于串联式机床来说，并联式工作平台具有如下特点和优点：结构简单、价格低机床机械零部件数目较串联构造平台大幅减少，主要由滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等通用组件组成，这些通用组件可由专门厂家生产，因而本机床的制造和库存成本比相同功能的传统机床低得多，容易组装和搬运。

结构刚度高由于采用了封闭性的结构(closed-loop structure)使其具有高刚性和高速化的优点，其结构负荷流线短，而负荷分解的拉、压力由六只连杆同时承受，以材料力学的观点来说，在外力一定时，悬臂量的应力与变形都最大，两端插入(build-in)次之，再来是两端简支撑(simply-supported)，其次是受压的二力结构，应力与变形都最小的是受张力的二力结构，故其拥有高刚性。

其刚度重量比高于传统的数控机床。

加工速度高惯性低如果结构所承受的力会改变方向，(介于张力与压力之间)，两力构件将会是最节省材料的结构，而它的移动件重量减至最低且同时由六个致动器驱动，因此机器很容易高速化，且拥有低惯性。

加工精度高由于其为多轴并联机构组成，六个可伸缩杆杆长都单独对刀具的位置和姿态起作用，因而不存在传统机床(即串联机床)的几何误差累积和放大的现象，甚至还有平均化效果(averaging effect)；其拥有热对称性结构设计，因此热变形较小；故它具有高精度的优点。

多功能灵活性强由于该机床机构简单控制方便，较容易根据加工对象而将其设计成专用机床，同时也可以将之开发成通用机床，用以实现铣削、镗削、磨削等加工，还可以配备必要的测量工具把它组成测量机，以实现机床的多功能。

这将会带来很大的应用和市场前景，在国防和民用方面都有着十分广阔的应用前景。

使用寿命长由于受力结构合理，运动部件磨损小，且没有导轨，不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。

Stewart平台适合于模块化生产对于不同的机器加工范围，只需改变连杆长度和接点位置，维护也容易，无须进行机件的再制和调整，只需将新的机构参数输入。

变换坐标系方便由于没有实体坐标系，机床坐标系与工件坐标系的转换全部靠软件完成，非常方便。

Stewart平台应用于机床与机器人时，可以降低静态误差(因为高刚性)，以及动态误差(因为低惯量)。

而Stewart平台的劣势在于其工作空间较小，且其在工作空间上有着奇异点的限制，而串联工作平台，控制器遇到奇异点时，将会计算出驱动装置无法达成的驱动命令而造成控制误差，但Stewart平台在奇异位置会失去支撑部分方向的力或力矩的能力，无法完成固定负载对象。

编辑本段并联机床操作程序1、用本机床前、必须首先熟悉本机床的结构、各手柄的功用和操作方法，使用前应用油枪对准各油杯逐一加油，并检查各夹紧机构是否处于夹紧状态及电器设备是否正常；2、主轴转速的变换主轴变速是通过三个塔形轮进行，主轴转速从1600LPm~3000LPm，以适用不同的切削加工需要。

（见标牌）变速时可松开电机支杆的锁紧螺钉，变动皮带在轮槽的位置后拉紧，再锁紧电机支杆，即可工作；3、进给系统操作主轴的快速进给松开左侧缩紧手柄，搬动操作手柄，即可实现主轴的快速进给；3工作台的纵横进给松开锁紧手炳，摇动手轮，即可实现工作台的纵横进给运动；4、机头的升降松开立柱夹紧手柄，摇动立柱座上的升降手把，可实现主轴箱的升降；5、铣削本机床配有铣卡头一套，可装上立铣刀进行铣削，若铣削较大平面时，可购买M3#端铣刀与之配用；6、钻削（扩、铰）主轴内锥孔为莫氏号，选用不同莫氏号的变径套以适应各种直径的钻削、扩孔作业；7、攻丝本机若配有JSN12型丝锥夹头，可实现逆转、过载保护及调正扭矩等功能。

攻丝时主轴转速应选取550rPm以下的转速为安。

（可逆攻丝夹头JSN12型自配）8、镗孔附件中配有莫氏号镗刀杆，装上刀头，即可进行镗孔，根据需要，也可自配专用镗杆，以适应各种镗孔加工需要；9、磨削机床配有碗型砂轮，选用不同磨料的砂轮，可使用各种钢件和铸铁件平面磨削；10、机床润滑滚动轴承均用润滑脂润滑，每半年清洗一次，相对移动的滑动表面采用机油润滑，每班2次。

11、机器的维护保养按《设备操作、维护、保养制度》执行。

并联机床返回并联机床（Parallel Machine Tool, PMT ）, 也称为虚（拟）轴机床（Virtual Axis Machine Tool ）或并联运动学机器（Parallel Kinematic Machine ）, 是并联机器人技术和现代数控机床技术相结合的产物, 它同时兼顾了机床和机器人的诸多特性, 既可以看作是机器人化的机床（可以完成机床的切削任务）, 又可以看作是机床化的机器人（可以完成许多精密的机器人作业）。

它能够提供机器人的灵活与柔性, 又具有机床的刚度和精度, 是集多种功能于一体的新型机电设备。

自并联机床问世以来, 不过数年时间, 便得以迅猛发展。

从1994 年美国Ingersoll 和G&L 两家公司首次在IMTS 上展出并联机床, 到1997 年欧洲国际机床展览会(EMO ' 97) 上, 就已有美、英、德等国展出的这类机床多达10 余台。