运动编程较复杂,而且在任一轴向上的简单直线运动,也要有6根杆的协调伸缩运动才能完成等。 由于有这些问题的存在,并联结构的应用,目前尚不十分广泛,还有待于进一步研究和发展。 混联结构是在一台机床上同时采用有串联和并联结构型式的进给运动的结构联结,通常的做法是:3个移动坐标仍采用并联结构来完成,主轴加工时所需的另外2个转动坐标则由串联到固定工作台上的回转和可倾斜的工作台或由串联到并联结构的动平台上的旋转和摆动主轴头来实现。但是此时的并联结构的6根伸缩杆改成了3副定长杆,除杆的一端仍通过球铰与动平台相联外,杆的另一端则通过球铰成组地与滑座联结,滑座由伺服电机控制的滚珠丝杠(或直线电机)驱动在机床导轨上移动(图4),从而改变动平台(主轴头)在三维空间中的位置,即X、Y、Z轴的运动行程。这样既克服了纯并联结构存在的加工空间不规则和动平台可倾角度过小的缺点,而且也减少了三套伺服驱动电机和滚珠丝杠,简化了结构,降低了成本。这应是并联机床结构改进的一个方向。
图6 混联结构机床示意图
三、数控、伺服控制系统 数控、伺服控制系统是保证实现高速加工的核心技术装置,对它的要求是:既能实现所需的高进给速度和加减速度的控制,又要保证所需的轨迹跟踪精度和加工质量。因此,数控伺服系统首先应具有很高的运算速度(即更短的单个程序段的处理时间)和数据存贮及传输的能力,以处理大量的插补和控制数据;二是强大的前瞻功能,以保持最佳的进给速度和加速度,最佳的路径变换,识别拐角,及时调整,保证规定的动态精度曲线,使加工速度不超过机床的运行特性范围;三是有效的速度、加速度稳定功能和自适应加工轮廓变化的能力,因为加工平滑轮廓和非平滑轮廓时,施加在机床驱动系统上的力量不一样的,因此系统必需具有自调节能力,以保证机床永不过载,又能保持最佳的加工效率和质量,四是系统要力求具有开放性,包括人机界面开放(即具有标准的软硬件平台,如PC硬件,Windows操作系统,人机界面开发工具等)、控制逻辑开放(即具有可编程的机床逻辑控制,网络功能等)和数控内核开放(如供几何坐标系统与数控轴直连的接口等),以使机床生产厂和用户可以集成自己的人机界面,设计高效、高可靠性的控制逻辑和专有的坐标变换及补偿控制软件等;五是系统应有足够的(如0.1μm)分辨率和多轴联动控制的功能,以保证高精、高速、高效加工的实现。目前德国西门子公司生产的Sinumerik 840D和日本FANUC公司生产的FS16i/18i/21i MODEL B等系统,都是具有一定开放性的系统,能基本满足上述功能要求。
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