并联机床发展的历史_研究现状与展望

2007年3月第35卷第3期

机床与液压

MACHINETOOL&HYDRAULICS

Mar12007

Vol135No13

并联机床发展的历史、研究现状与展望

李强,闫洪波,张玉宝

(内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010)

摘要:介绍了并联机床的基本概念和特点,详细地阐述了国内外并联机床的发展历史、现状、研究领域和研究前沿,并对并联机床的发展趋势进行了展望。

关键词:并联机床;发展;现状;展望中图分类号:TG502;TH112 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2007)3-206-4

Development,ActualityandProspectofParallelMachineTool

LIQiang,YANHongbo,ZHANGYubao

(SchoolofMachinery,InnerMongoliaUniversityofScience&Technology,BaotouInnerMongolia014010,China)

Abstract:Thebasicconceptparallelmachinetoolwasintroduced1Thephylogeny,ted1Thefurtherdevelopmenttrendofparallelmachinetoolwasdiscussed1

Keywords:Parallelmachinetoo;lDevelopment;Actuality;Prospect

researchdomain,

actualitywereexpatia-

0 引言

并联运动机床即虚拟轴机床普遍采用Stewart平台及其变形机构,它是现代机器人技术和现代机床技术的完美结合。并联机床使将近两个世纪以来以笛卡尔坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了

[1]

根本性的变革,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[2],完全打破了传统机床结构的概念。由于采用Stewart平台结构,大大提高了机床的刚度,促使加工速度和加工质量显著提高。由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精[3]

度、重量轻、机械结构简单、标准化程度高和模块化程度高等优点,在要求精密加工的航空航天、兵器、船舶、电子等领域得到了成功的应用。可以说:/虚拟轴数控机床被认为是20世纪最具有革命性的机床设计

[4]

的突破,代表了21世纪机床发展的方向。01

并联机床的发展

1965年D1Stewart首次提出了一种应用于飞行器模拟器上的6条腿连接基础平

[5]

台与动平台的并联机构,并展开了相应理论的研究,奠定了其在并联机构领域的鼻祖地位,并联机构也被称为Stewart机构。典型的

图1 Stewart平台示意图

Stewart平台如图1所示,它

由上下两个平台和6个并联的、可独立自由伸缩的杆件组成,伸缩杆和平台之间通过球铰链连接,改变伸缩杆的长度可以实现上动平台在空间有限的6自由度运动。

1993年美国德州自动化与机器人研究院研制出可完成铣、磨、钻、镗、抛光和高能束的多功能并联加工机械手,它是现代并联机床的雏形,它标志着机

[6,7]

。

1994年IMT94(1994年美国芝加哥国际机床博览

会)上,美国Giddings&Lewis公司和Ingersoll铣床公司、瑞士Geodetis公司展出Stewart数控机床样品,举世瞩目,如图2所示。世界各国的研究机构和企业开始大量投入Stewart平台的研究与开发。9月在美国成立Hexel公司,专业从事各种类型的Stewart机床机器功能部件研究、开发、生产与销售,该公司的部分产品如图3所示。随后,在政府和企业的支持下,美国成立了五个国家级基地(MIT、NIST、ORNL、SNL/NM、SNL/CA)专业从事Stewart机床的研究开发。

1995年5月EMO米兰展览会上,意大利Comau公司、日本日立精机展出了Stewart机器人。

1996年SGI公司开发出UNIX平台下Stewart机床设计造型三维CAD软件包。10月23)25日,日本

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