外文翻譯譯文--五軸銑削機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈設(shè)計(jì)與分析

1、<p><b>　　中文1.1萬字 </b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯</p><p><b>　?。?010屆）</b></p><p>　　外文題目 Five-axis milling machine tool__ kinematic chain design and a

2、nalysis </p><p>　　譯文題目 五軸銑削機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈設(shè)計(jì)與分析 </p><p>　　外文出處 International Journal of Machine Tools & Manufacture 42 (2002) 505–520</p><p>　　學(xué) 生

3、 </p><p>　　學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)制061 </p><p>　　校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講 師 </p><p>　　校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù)

4、 </p><p><b>　　二○一○年三月</b></p><p>　　五軸銑削機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　E.L.J. Bohez </p><p>　　Department of Design and Manufacturing Engineering, Asian In

5、stitute of Technology, P.O. Box 4, Klong Luang, 12120 Pathumthani, Thailand</p><p>　　摘要：五軸數(shù)控加工中心目前已成為相當(dāng)普遍的機(jī)床。大多數(shù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是建立在直角笛卡兒坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的。本文根據(jù)理論上可能的自由度組合對(duì)機(jī)床的可行性概念設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行了分類，定義了一些有用的定量參數(shù)，如工作空間的影響因素，機(jī)床空間的使用

6、效率，空間定位指數(shù)和角度定位指數(shù)。分析比較了每種類型的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了選擇和設(shè)計(jì)機(jī)床的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)要討論了基于Steward平臺(tái)的新型機(jī)床，這種機(jī)床最近工程中已得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：五軸聯(lián)動(dòng)，機(jī)床，運(yùn)動(dòng)鏈，工作空間，數(shù)控系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)軸</p><p><b>　　1.導(dǎo)言</b></p><p>　　機(jī)床的主要設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)遵循下列原則：* 運(yùn)動(dòng)學(xué)應(yīng)提供一部分方向和工具的

7、位置足夠的靈活性。* 定位準(zhǔn)確和定位速度盡可能高。* 定位準(zhǔn)確性盡可能高的。* 工具和工件變化快速。* 保護(hù)環(huán)境。* 節(jié)省材料。</p><p>　　機(jī)床軸的數(shù)目通常是指自由度的數(shù)目，機(jī)器上的幻燈片獨(dú)立控制的議案。標(biāo)準(zhǔn)軸建議用右手坐標(biāo)系統(tǒng)，機(jī)床軸線與Z軸一致。甲三軸銑削機(jī)有三個(gè)線性長(zhǎng)度X，Y和Z，可定位各個(gè)軸的空間位置限制。在加工過程中該機(jī)床軸線的方向仍然不變。相對(duì)于工件，這限制了該機(jī)床定位的靈活性，并

8、且產(chǎn)生了不同的設(shè)置窗口的數(shù)量。為了增加機(jī)床工件方向的靈活性，而不需要重新設(shè)置，就必須加入更大程度的自由度。對(duì)于一個(gè)傳統(tǒng)的三線性軸機(jī)器，這可以通過提供實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸。</p><p>　　圖1給出了一個(gè)例子5軸銑削機(jī)。</p><p><b>　　圖1五軸機(jī)床</b></p><p><b>　　2.運(yùn)動(dòng)鏈圖</b></p

9、><p>　　為了分析這個(gè)機(jī)床對(duì)于制作該機(jī)床運(yùn)動(dòng)圖是非常有用的。從這個(gè)運(yùn)動(dòng)（鏈）圖，兩組軸可以立即區(qū)分為：工件軸載和機(jī)床攜帶軸。圖2給出了運(yùn)動(dòng)圖五軸機(jī)，圖1?？梢钥闯龉ぜ怯?軸組成，并且該機(jī)床只有一個(gè)軸。 5軸機(jī)床類似于兩個(gè)合作機(jī)器人，一個(gè)機(jī)器人攜帶一個(gè)工件和一個(gè)機(jī)器人攜帶的是機(jī)床。</p><p>　　機(jī)床工件定位所需的最大靈活性的最小自由度是五，這意味著該工具和工件在任何角度相互

10、面向?qū)Ψ?。軸的最低所需數(shù)目從剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度問題也可以理解。在空間中進(jìn)行定位的兩個(gè)剛體需要為每個(gè)機(jī)構(gòu)（機(jī)床和工件）相對(duì)于對(duì)方6個(gè)自由度或12個(gè)。但是任何共同的平移和旋轉(zhuǎn)不改變方向，允許相對(duì)減少6自由度數(shù)目。機(jī)構(gòu)之間的距離規(guī)定刀具路徑，并允許消除更多的自由度，并且最低要求在5度范圍內(nèi)。</p><p><b>　　3。文件綜述</b></p><p>　　其中最早的一種

11、（1970年）5軸銑削是由鮑曼[1]明確提出申請(qǐng)的，現(xiàn)在仍然非常有用。在當(dāng)時(shí)， APT語(yǔ)言是唯一的編輯5軸輪廓應(yīng)用程序的工具。在數(shù)控早期，西姆[2]明確的提出了后加工的問題，并且大多數(shù)問題仍然是有效的。博伊德的圖 [3]也是早期引進(jìn)的。貝濟(jì)耶'的書[4]，也仍然是一個(gè)非常有用的介紹。在他的書里關(guān)于小區(qū)域銑削，赫爾德[5]給出了一個(gè)非常簡(jiǎn)要但能啟發(fā)人的多軸機(jī)床的定義。最近的一篇文章適用于五軸機(jī)床工作空間計(jì)算的問題，這個(gè)文章是廣泛使

12、用Denawit-Hartenberg理論方法，由阿卜杜勒馬立克和奧斯曼[6] 開發(fā)。</p><p><b>　　圖2運(yùn)動(dòng)鏈圖</b></p><p>　　在圖7中討論的機(jī)床的許多類型和設(shè)計(jì)觀念，可應(yīng)用于五軸機(jī)床，但不是專為5軸機(jī)床。 在圖 [8]中討論設(shè)置窗口的數(shù)量和機(jī)械表中零件的最佳定位。B.K. Cho[9]等人作了一個(gè)關(guān)于刀具軌跡生成技術(shù)發(fā)展水平和新

13、的必要條件的報(bào)告。機(jī)床和工件相互作用的模擬圖形也是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，并且在圖[10]中有良好的介紹。</p><p>　　4。五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的分類</p><p>　　從旋轉(zhuǎn)（R）和平移（T）的啟動(dòng)軸四個(gè)主要類別可分為：（一）3個(gè) T軸和2個(gè)R軸;（二）兩個(gè)T軸和三個(gè)R軸;（三）一個(gè)T軸和4個(gè)R軸（四）五軸研發(fā)軸。只有在有限的情況下，5軸組（二）機(jī)床存在的船舶螺旋槳加工。組合（三）

14、及（四）用在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中通常需要增加更多的自由度。</p><p>　　在幾個(gè)組合里，在工件或者機(jī)床之間分布五個(gè)軸。第一種，可根據(jù)工件和刀具軸載和運(yùn)動(dòng)鏈中的每個(gè)軸的序列號(hào)得出的。另一種分類可以基于旋轉(zhuǎn)軸的位置是在工件一邊還是在工具的一面。自由度為5的直角坐標(biāo)的機(jī)床有：三個(gè)平移運(yùn)動(dòng)的X，Y，Z（一般表示為TTT）和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)AB,AC或者BC（一般表示為RR）。三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(RRR)和兩個(gè)線性軸(TT)的組合是罕

15、見的。在5軸機(jī)床圖 1，可以用軸X’Y’A’B’Z來描述。。工件沿著軸XYAB，機(jī)床沿著Z軸運(yùn)動(dòng)。圖 3顯示了該類型XYZA’B’軸，機(jī)床沿著這三個(gè)線性軸運(yùn)動(dòng)和工件沿著兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖3 XYZA’B’機(jī)器</p><p>　　4.1.基于工件序列和機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的分類</p><p>　　從理論上來說，如果在機(jī)床和工件運(yùn)動(dòng)軸上的兩條運(yùn)動(dòng)鏈

16、的軸順序是不同的配置，那么有可能的配置數(shù)量是相當(dāng)大的。此外這個(gè)組合也只包括兩個(gè)線性軸和三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。</p><p>　　在一臺(tái)五軸機(jī)床中可以將一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸和四個(gè)工件運(yùn)動(dòng)軸如下組合起來：每個(gè)可能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸X，Y，Z，A，B，C其他四個(gè)工件運(yùn)動(dòng)軸可從余下的五個(gè)軸里選擇。因此，對(duì)于每一種可能的機(jī)床軸的選擇，考慮四軸不考慮五軸不同的序列作為另一種配置的數(shù)量是5 × 4 = 120（1出6或6的可能性）。因此

17、，理論上一個(gè)五軸機(jī)床帶有一個(gè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸，有6 × 120 = 720可能性。同樣的分析可以用于其他所有組合。機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸t的個(gè)數(shù)加上工件運(yùn)動(dòng)軸w的個(gè)數(shù)(w+t=5)就得到組合物的運(yùn)動(dòng)軸總個(gè)數(shù)，如下。</p><p>　　t+w=5 (1)</p><p>　　t＞3 t+w=5 (2)</p><p>　　這個(gè)公式的值總

18、是等于6！或當(dāng)w + t = 5時(shí)，等于720。其中720組合，部分將只包含兩個(gè)線性軸。如果只考慮到五軸機(jī)床有三個(gè)線性軸，則只有3 × 5 = 15種組合仍然是可能的。</p><p>　　組合Gt的的特點(diǎn)是由一個(gè)固定值t描述的，這個(gè)特點(diǎn)與由固定值w描述的G’W是相同的， w= 5-t。根據(jù)以上定義，得到五軸機(jī)床的下列子式：（一）G0/G’5；（二）G1/G’4；（三）G2/G’3；（四）G3/G’2；

19、（五）G4/G’1；（六）G5/G’0。</p><p>　　4.1.1 G5/G’0機(jī)床</p><p>　　所有軸沿著機(jī)床和工件固定在操作臺(tái)上。圖 4顯示所有5個(gè)攜帶工具軸的機(jī)器。該運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)荴BYAZ（TRTRT）。本機(jī)是五軸機(jī)床最早的模型之一，用來處理非常沉重的工件。由于是在機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈上有很多鏈接，可能會(huì)有相當(dāng)大的誤差致使彈性變形和滑片反彈。</p><p>

20、　　圖4 XBYAZ機(jī)床</p><p>　　4.1.2G0/G’5機(jī)床</p><p>　　所有工件和機(jī)床上的軸都是在固定在空地上。這種結(jié)構(gòu)最好用于非常小的工件（見6.3節(jié)）。</p><p>　　4.1.3 G4/G’1機(jī)床</p><p>　　四軸攜帶的機(jī)床和一軸工件進(jìn)行?；旧嫌袃煞N可能，工件進(jìn)行軸可以是R或T軸。</p>

21、<p>　　4.1.4G1/G’4機(jī)床</p><p>　　一軸攜帶的機(jī)床和其他四個(gè)軸攜帶工件?；旧嫌袃煞N可能，單一的軸運(yùn)動(dòng)鏈可以是R或T。圖1是這種機(jī)床的例子，T軸沿著單一的機(jī)床運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　4.1.5 G3/G’2機(jī)床</p><p>　　三軸攜帶的機(jī)床和兩軸工件進(jìn)行?；旧嫌腥N可能性，進(jìn)行工件軸可以是線性式（TT’）的，旋轉(zhuǎn)式（

22、RR’）或混合式的（T’R’）。圖5給出了一個(gè)機(jī)床的例子，由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和一個(gè)線性軸組合而成的機(jī)床。本機(jī)可以加工機(jī)床面復(fù)雜的大型工件。最常見的配置是由兩個(gè)工件旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行的，如圖3，6和8。</p><p>　　4.1.6G2/G’3機(jī)床</p><p>　　三軸攜帶工具以及二軸攜帶工件?；旧嫌腥N可能：攜帶的工具軸可以是線性（TT），旋轉(zhuǎn)（RR）或混合（TR）。圖7顯示了混合工件。圖8顯示

23、了載有2個(gè)線性軸的機(jī)床。</p><p>　　4.2旋轉(zhuǎn)軸位置基礎(chǔ)上的分類</p><p>　　機(jī)器可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的不同位置來分類。</p><p>　　圖5 B’Z’CAY機(jī)床 圖6 B’C’ZYX 機(jī)床 </p><p>　　圖7 Z’X’C’BY 機(jī)床

24、 圖8 Z’A’B’YX 機(jī)床</p><p>　　進(jìn)一步審議只有2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和3個(gè)線性的機(jī)床?？赡艿呐渲糜校?lt;/p><p>　　旋轉(zhuǎn)軸作為機(jī)床主軸；</p><p>　　旋轉(zhuǎn)軸按照機(jī)械表實(shí)施；</p><p><b>　　2者結(jié)合</b></p><p>　　如果軸都是R型或T型則該工具或

25、工件軸線序列攜帶的運(yùn)動(dòng)鏈并不重要。通常，如果N’t平行軸和N’r旋轉(zhuǎn)軸以及Nt平動(dòng)軸或Nr旋轉(zhuǎn)軸在工具運(yùn)動(dòng)鏈上，那么這些組合數(shù)字：</p><p>　　with (3)</p><p>　　每一組的組合數(shù)量將會(huì)得到優(yōu)先處理。該組合總數(shù)相對(duì)于所有群體是60。從這個(gè)設(shè)計(jì)角度來看，這是一種更易被處理的方案。</p><p>　　4.2.1 R’R’機(jī)床&l

26、t;/p><p>　　這是攜帶兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的工件。該機(jī)床軸可以被固定或者被一（T），二（TT）,三（TTT）線性軸攜帶。</p><p>　　組合G0/G5的機(jī)床是被固定在攜帶五軸工件的空間里的。不同設(shè)計(jì)的數(shù)目是10（Nt’=3和Nr’=2），（圖15和16）</p><p>　　G1/G4’, NT?+NR=1, 所以 NT=1 ， NR=0,是該工具唯一可能選擇的運(yùn)動(dòng)

27、鏈。等式（3）給出NCOMB=6。組合有: R’R’T’T’T; T’T’R’R’T; R’T’R’T’T; T’R’T’R’T; R’T’T’R’T; T’R’R’T’T. 圖9顯示這6個(gè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　組合G2/G3’的機(jī)床軸是TT，所以 NT’=1, NR’=2, NT=2, NR=0，并且公式（2）給出NCOMB=3。這三個(gè)設(shè)計(jì)組合為：R’R’T’TT; R’T’R’TT和T’R’R’TT。

28、組合G2/G3'包含R’R’機(jī)床的三個(gè)例子。這些例子在圖10表示出來。</p><p>　　如果該機(jī)床軸是TTT則工件軸載只能是R’R’。所以只有一種設(shè)計(jì)組合是可能的。</p><p>　　從上述結(jié)論可以看出， R’R’型五軸機(jī)床配置總數(shù)是20.</p><p>　　在圖1，3，6，8上可以看到固定在工作臺(tái)上的2軸機(jī)床。優(yōu)點(diǎn)是：</p><

29、;p>　　圖9 G1/G4’組成 圖10 G2/G3’組的R’R’機(jī)床</p><p>　　·如果主軸是水平，優(yōu)化排屑是通過的引力作用下降芯片獲得的。</p><p>　　·加工過程中的刀具軸始終平行于機(jī)床的Z軸。因此，鉆井是可以沿Z軸周期執(zhí)行的機(jī)器。圓形物根據(jù)工件的固定方向始終在垂直機(jī)床的XY平面

30、上運(yùn)動(dòng)。上述功能，可以運(yùn)用到簡(jiǎn)單的三個(gè)軸數(shù)控模式里。</p><p>　　·該刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償情況發(fā)生在三軸車床的NC控制的所以時(shí)間內(nèi)。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p>　　·表中的旋轉(zhuǎn)車床僅能用于有限尺寸的工件。</p><p>　　·有用的工作空間通常遠(yuǎn)小于X,Y

31、,Z軸的行徑空間。</p><p>　　·機(jī)軸位置上的工件位置的笛卡爾CAD/CAM坐標(biāo)的變化依賴于車床臺(tái)上工件的位置。這意味著如果車床上的工件位置改變了，則NC程序上的軸系統(tǒng)不能被改變。它們必須被重新計(jì)算。如果數(shù)控機(jī)床不能控制NC機(jī)床的笛卡爾坐標(biāo)，則一個(gè)新的數(shù)控程序必須生成，隨著CAD/CAM處理器系統(tǒng)處理改變的工件位置的。</p><p>　　這種類型的重要應(yīng)用程序：<

32、/p><p>　　·五片面的電火花加工和其他電極切割工件。</p><p><b>　　·工件加工精度。</b></p><p>　　·工件渦輪的幾何旋轉(zhuǎn)大于一定角度。在旋轉(zhuǎn)零軸已經(jīng)超過一定角度后，同樣的數(shù)控程序可以重復(fù)使用。</p><p>　　4.2.2 RR車床</p>&l

33、t;p>　　因?yàn)閷?duì)稱性，可能的設(shè)計(jì)組合的數(shù)量（NCOMP=20）與R’R’機(jī)床案例是相同的。在圖4和圖5中可以看到五軸機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸固定在機(jī)床軸的主軸上。</p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　·這些車床可以容納非常大的工件。</p><p>　　·數(shù)控程序的XYZ機(jī)軸值只取決于刀具長(zhǎng)度。工件的

34、一個(gè)新的夾緊位置是一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)變。機(jī)床的CNC控制的零變化會(huì)發(fā)生這種情況。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p>　　·主要的主軸驅(qū)動(dòng)器非常復(fù)雜。當(dāng)主軸本身是旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)獲得唯一的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和建造。</p><p>　　·因?yàn)樾D(zhuǎn)軸主軸限制了力傳遞所以有個(gè)較低的剛度。在每分鐘的高轉(zhuǎn)速的情況下可以抗衡在不利的情

35、況下，還可以使機(jī)床主軸車削速度非?？飚a(chǎn)生陀螺時(shí)刻效應(yīng)。隨機(jī)的圓弧插補(bǔ)以及無規(guī)取向的鉆孔車不被轉(zhuǎn)化。</p><p>　　·不能調(diào)整長(zhǎng)度變化的機(jī)床在控制單元零轉(zhuǎn)化中，往往在程序中必須重新計(jì)算。</p><p>　　這種類型的機(jī)器的重要應(yīng)用程序的工具有：</p><p>　　·例如像空氣機(jī)翼一樣非常大的工件類型。</p><p&g

36、t;　　4.2.3 R’R機(jī)床</p><p>　　一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)施在工件運(yùn)動(dòng)鏈和其他旋轉(zhuǎn)軸在機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈中（圖7）。</p><p>　　G4/G1’, G4’/G1, G3’/G2, G3/G2’組合包含這種設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的許多機(jī)床都是在工作臺(tái)上只有一個(gè)主軸和旋轉(zhuǎn)軸。但他們大多數(shù)卻是結(jié)合前2類型的優(yōu)缺點(diǎn)，而且往往被用來生產(chǎn)小工件。這種機(jī)床的應(yīng)用范圍與在工作臺(tái)上有2旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)床是一樣的。&

37、lt;/p><p>　　在本機(jī)床所有可能的設(shè)計(jì)中NR’=NR’=1和 NT’+?NT=3?？赡艿脑O(shè)計(jì)總數(shù)是：</p><p>　　或者4+6+6+4=20. (3)</p><p>　?。?） 條件NT’=0 和 NT=3 四個(gè)組合：R’RTTT; R’TRTT; R’TTRT; R’TTTR.</p><p&g

38、t;　　（2） 條件NT’=1 和 NT=2 六個(gè)組合：T’R’RTT; T’R’TRT; T’R’TTR; R’T’RTT; R’T’TRT; R’T’TTR.</p><p>　?。?） 條件NT’=2 和 NT=1 六個(gè)組合（見圖11）：R’T’T’TR; T’R’T’TR; T’T’R’TR; R’T’T’RT; T’R’T’RT; T’T’R’RT.</p><p>　?。?

39、） 條件NT’=3 和 NT=0 四個(gè)組合：R’T’T’T’R; T’R’T’T’R; T’T’R’T’R; T’T’T’R’R.</p><p>　　5. 5軸機(jī)床的工作空間</p><p>　　之前確定的五軸機(jī)床的五個(gè)工作空間，是機(jī)床工作空間和工件的工作空間的恰當(dāng)?shù)亩x。</p><p>　　圖11 G2/G3’組的R’R機(jī)床</p><

40、p>　　該機(jī)床的工作空間是由大范圍的機(jī)床參考點(diǎn)（如刀尖）沿機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸路徑獲得的。載軸工件的工作空間是指以同樣的方式（機(jī)床工作臺(tái)中心可以作為參考點(diǎn)選擇的）定義的。這些工作空間可以通過計(jì)算掃描面的體積來確定[6]。</p><p>　　基于上述的一些定量參數(shù)，不同類型的機(jī)床的比較，選擇和設(shè)計(jì)都是可以定義的。</p><p>　　5.1工作空間利用率Wr</p><p&

41、gt;　　一個(gè)可能的定義是指工件工作空間交機(jī)床工作區(qū)和機(jī)床工作空間并工件工作空間的布爾比例。</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　一個(gè)很大的Wr值表示該機(jī)床的工作空間和工件的工作空間幾乎相等，規(guī)模幾乎完全重疊。一個(gè)很小的Wr值表示機(jī)床的工作區(qū)和工件的工作空間小，并且一個(gè)工件工作空間的很大一部分不能被機(jī)床工作空間覆蓋。由兩個(gè)機(jī)器人合作比喻可以

42、清楚地看到。只有在每個(gè)機(jī)器人的工作空間的兩個(gè)交叉點(diǎn)，他們才可以'握手'。對(duì)于5軸機(jī)床能夠滿足對(duì)應(yīng)量的機(jī)床和工件參考點(diǎn)。</p><p>　　然而，一般情況下所有的工件和機(jī)床的五軸載是固定在上述定義的工作空間上的，這讓工作空間零利用。在機(jī)器人的合作情況下，將意味著，只有一點(diǎn)是可以握手。在五軸機(jī)床的案例里，工件仍然可以移動(dòng)前面的機(jī)床和刪除金屬。原因是工件的許多位置可以作為參照點(diǎn)。刀面切割點(diǎn)可作為機(jī)床參

43、照點(diǎn)。因此，有必要修改的五軸機(jī)床案件里的上述定義。所有的最大的可能工件點(diǎn)可以使接觸到的所有機(jī)床參考點(diǎn)考慮為機(jī)床工作區(qū)和五軸機(jī)床工作空間的交叉案件。將機(jī)床參照點(diǎn)設(shè)置與工件參考點(diǎn)設(shè)置的集合定義為機(jī)床的工作空間。</p><p>　　因此，上述公式應(yīng)修改如下。</p><p>　　(5) </p><p>　　合并所有可能的機(jī)床工作空間交叉點(diǎn)，工件工作空間所有

44、可能的機(jī)床參照點(diǎn)和工件參考點(diǎn)必須應(yīng)用于分子。</p><p>　　對(duì)于機(jī)床工作空間和工件工作空間的共性是采用一個(gè)固定的單一的參照點(diǎn)。該機(jī)床的參考點(diǎn)采用主軸表面參考表面中心。對(duì)于工件，工作臺(tái)的中心被作為參考點(diǎn)。</p><p>　　對(duì)每一個(gè)可能的交匯點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)機(jī)床方向矢量和機(jī)床工作臺(tái)垂直向量。事實(shí)上，機(jī)床和工件參考點(diǎn)上的每一個(gè)可能的交匯點(diǎn)都有更多可能的機(jī)床和機(jī)床工作臺(tái)。</p>

45、<p><b>　　5.2 切削量</b></p><p>　　一旦工件被固定在工件參考點(diǎn)上，機(jī)床固定在機(jī)床參照點(diǎn)上，就有可能確定切削量。從該工件和機(jī)床的特定的實(shí)例可以看出，可切削量的總量是工件的刪除量。設(shè)置刀具和工件。在機(jī)床工作空間（5.1節(jié)）和工件的交叉點(diǎn)給出了材料的數(shù)量為特定的工件和機(jī)床設(shè)置可以刪除或可切削量。</p><p>　　5.3 機(jī)床空間

46、效率MTs</p><p>　　機(jī)床的工作效率是指作為機(jī)床工件工作空間與機(jī)床最小凸面體積的比例（T）</p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　5.4 五軸機(jī)床定位空間指數(shù)OSI</p><p>　　一個(gè)確定方向最大范圍的方法是，可以在機(jī)床上制作使用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸領(lǐng)域的最大部分。</p>

47、<p>　　定位指數(shù)是指作為最大的球形穹頂，可與使用的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械加工全套體積比除機(jī)床工作區(qū)。</p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　如果該指數(shù)近似為一，這意味著旋轉(zhuǎn)軸的所有范圍可以在整個(gè)機(jī)床工作空間使用。如果這個(gè)指數(shù)比一還小即大約是工作空間的百分之OSI，可以使用的旋轉(zhuǎn)軸的全部范圍。</p><p>　　上述

48、定義是一個(gè)理論性的定義。真正的定位空間指數(shù)將進(jìn)一步限制，必須避免的機(jī)床和工件之間抵觸。這將反映在一個(gè)可以加工的較小的球形圓頂上。</p><p>　　5.5 計(jì)算機(jī)床工作空間的算法要點(diǎn)</p><p>　　CAM模塊輸出的是一個(gè)有序的點(diǎn)和向量：x,y,z,i,j,k。點(diǎn)X，Y，Z軸的刀位點(diǎn)（或工具參考點(diǎn)的工具和工具的載體i，j，z的矢量組件）坐標(biāo)。這些載體載于工件坐標(biāo)一成不變地固定工件系統(tǒng)

49、。</p><p>　　將工件轉(zhuǎn)換成機(jī)床坐標(biāo)稱為幾何轉(zhuǎn)換[2]或逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。在案件的五軸銑床，有必要改變數(shù)據(jù)x,y,z,i,j,k 來處理刀具位置坐標(biāo)（進(jìn)一步被稱為T1，T2，T3期，R1和R2）的機(jī)床控制議案。在幾乎所有需要的動(dòng)議是由工件的結(jié)合運(yùn)動(dòng)和具體機(jī)床工具獲得的案件。該幾何變換將工件坐標(biāo)系統(tǒng)改變?yōu)橐粋€(gè)預(yù)定的機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)固定在機(jī)架上。</p><p>　　工件坐標(biāo)x,y,z,i,j,k

50、可以由機(jī)床坐標(biāo)功能表達(dá)出來</p><p><b>　　(8)</b></p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　車床的軸范圍受限于最大數(shù)值T1, T2, T3, R1 和 R2.。這個(gè)限制是一個(gè)五維超立方體或平行于超立方體的角點(diǎn)。</p><p><b>　　(10

51、)</b></p><p>　　超面，面，邊和點(diǎn)[12]。找到一個(gè)機(jī)床工作空間近似值，通過把每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)方程改成同樣距離的點(diǎn)的三維網(wǎng)格點(diǎn)（9）。將點(diǎn)的數(shù)量L5轉(zhuǎn)化為和軸線性密度L（如L=10轉(zhuǎn)化為100，000）。如果只有改變二維立體面的點(diǎn)，那么L2,N2需要轉(zhuǎn)變（L=10轉(zhuǎn)變?yōu)?000）。這個(gè)點(diǎn)集就是機(jī)床工作空間。如果此機(jī)床工作空間是在工作臺(tái)上，則與機(jī)架有干擾的部分必須被剪去。</p>

52、<p>　　5.6計(jì)算定位空間指數(shù)的算法要點(diǎn)</p><p>　　球的表面方程是在球面坐標(biāo)上表示為：x=r sinθ cosψ;y=r sinθ sinψ，z=r cosθ;ψ的范圍是從0到2π，θ的范圍是從0到π，可以配合機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸范圍R1和R2。其中最大的一個(gè)球體可以決定機(jī)床路徑。第一個(gè)步驟是在規(guī)定范圍內(nèi)，確定機(jī)床軸的選擇方向。這個(gè)范圍內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)x，y，z沿著單位向量和有三個(gè)可能性方向。如果該機(jī)

53、床軸沿導(dǎo)向，則機(jī)床軸線垂直于球面。如果該機(jī)床導(dǎo)向軸沿iθ或iψ，則該機(jī)床將軸平行球面上的等參線θ=常數(shù)或ψ=常數(shù)。該機(jī)床軌跡可以生成以下方程式：</p><p>　　X=r sin(ψ/2n)cosψ;y=r sin(ψ/2n)sinψ;z=r cos(ψ/n)其中r=常數(shù),n=輪的數(shù)量以及θ≤ψ≤2n</p><p>　　點(diǎn)CL采取全部匝數(shù)n將進(jìn)行'螺旋'運(yùn)動(dòng)。</

54、p><p>　　對(duì)每個(gè)點(diǎn)CL的機(jī)床矢量方向，應(yīng)從三個(gè)可能的方向選擇：垂直的領(lǐng)域：i=sin(ψ/2n)cosψ,i=sin(ψ/2n)sinψ,k=cos(ψ/2n)平行領(lǐng)域θ=常數(shù)：i=sin(ψ/2n)cosψ,j=sin(ψ/2n)sinψ,k=-sin(ψ2/n) </p><p>　　平行于isoparamericψ=常數(shù)，它總是平行于XY平面：i=-sinψ,j=cosψ,k=0

55、</p><p>　　一般而言，機(jī)床方向矢量給出最大值r是很明確的。手動(dòng)車床的數(shù)目并不重要，因?yàn)檫@種刀具可能永遠(yuǎn)不會(huì)被削減，例如10可以采用這樣一個(gè)值。通過機(jī)床幾何變換，角度ψ可以在最大范圍R1和R2之間。球的最大半徑由開始的最初估計(jì)值r0確定，并且檢測(cè)在機(jī)床范圍內(nèi)。由于在機(jī)床上可以有很多的位置，所以這個(gè)問題可以在某種程度上更加復(fù)雜，，這也是一個(gè)很好的迭代過程初步猜測(cè)的開始。位于球體表面的點(diǎn)x,y,z有半徑.x0

56、，Y0，z0分別是球的中心。方程核對(duì)為：。這種關(guān)系必須適用于定義機(jī)床范圍的五維平行體的所有角點(diǎn)。利用方程（10）得出N1 = 80的角點(diǎn)。</p><p>　　五軸機(jī)床的定位角度指數(shù)</p><p>　　如果要求大范圍的方向，那么它應(yīng)該盡可能成為一個(gè)完整的球體。為了做一個(gè)完整的球體，需要兩個(gè)RR軸。最低要求一個(gè)軸在360 °范圍內(nèi)，另一垂直軸在180 °范圍內(nèi)。定位角度

57、指數(shù)的定義是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸最大范圍的生產(chǎn)率與α12/90乘以360 × 180分為的比例。α12的角度在兩旋轉(zhuǎn)軸角度之間（例如，在圖6，α12= 45 °）。</p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　如果該指數(shù)為1，則有可能應(yīng)用于整個(gè)球體。通常只有一個(gè)工作空間可在這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸方向的全部范圍使用子空間。為了能夠評(píng)估其對(duì)部分醪河索

58、引的大小應(yīng)與OSI結(jié)合使用。</p><p>　　6. 五軸機(jī)床的選擇標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　做一個(gè)完整的關(guān)于怎樣為一個(gè)確定的應(yīng)用選擇和設(shè)計(jì)一個(gè)五軸機(jī)床的研究，這不是我們的目的。進(jìn)行了討論只有主要標(biāo)準(zhǔn)才可以用來證明一個(gè)五軸機(jī)床。</p><p>　　6.1. 五軸機(jī)床的應(yīng)用</p><p>　　這些應(yīng)用可分為定位和輪廓。圖12和13解釋五軸

59、定位和五軸輪廓的差別。</p><p>　　6.1.1. 五軸配置</p><p>　　圖12顯示了一個(gè)有許多孔和不同角度平面的零件，使這部分不可能與三軸銑床進(jìn)行進(jìn)程設(shè)置。</p><p>　　圖12 5軸定位 圖13 五軸塑型</p><p>　　如果一臺(tái)五軸機(jī)床所用的機(jī)床可以面向任何方向

60、的工件。一旦達(dá)到正確的位置，當(dāng)固定大部分軸的位置時(shí)，就可以加工該漏洞或平面。這個(gè)平面也可能包括2D小圓。如果只有孔需要打眼，在理論上有一個(gè)軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控與一個(gè)2D二軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控就足夠了。然而，三軸聯(lián)動(dòng)控制現(xiàn)在是很常見的。當(dāng)機(jī)床和工件定位在任何切割處理之前，這增加了在快速移動(dòng)模式的速度。</p><p>　　6.1.2.五軸輪廓</p><p>　　圖13顯示了一個(gè)五軸輪廓的例子，我們需要控制切削

61、機(jī)床的方向相對(duì)于切割部分，來制造出復(fù)雜的表面形狀。機(jī)床工件方向在每一步驟后都會(huì)發(fā)生變化。在材料去除過程進(jìn)行的同時(shí)，數(shù)控控制器需要控制所有的五軸。關(guān)于更多細(xì)節(jié)在圖13中可以找到。五軸輪廓應(yīng)用是：（一）生產(chǎn)刀片，如壓縮機(jī)和渦輪葉片;（二）燃油噴射泵;（三）剖面輪胎;（四）醫(yī)療假體如人工心臟瓣膜;（五）模具復(fù)雜曲面。</p><p><b>　　6.2.軸配置選擇</b></p>&

62、lt;p>　　這部分的大小和重量是非常重要的，作為第一標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)或選擇一個(gè)配置。非常沉重的工件要求有短的工件運(yùn)動(dòng)鏈。這也偏向于使得水平機(jī)床臺(tái)面更方便地固定和控制工件。一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)沟梅浅３林氐墓ぜ岣叻较蜢`活性。在圖4中可以看出，提供一個(gè)單一的橫向旋轉(zhuǎn)軸來運(yùn)載工件使得機(jī)床更加的靈活。</p><p>　　在大多數(shù)情況下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈將保持盡可能短，因?yàn)橹鬏S驅(qū)動(dòng)器也必須進(jìn)行。</p><

63、p>　　6.3.示例1 - 珠寶的五軸加工</p><p>　　一個(gè)典型的工件可以做成圖14中的花形件。此應(yīng)用輪廓清晰。該部分是相對(duì)較小的機(jī)床集合。小直徑機(jī)床也將需要一個(gè)高速主軸。當(dāng)經(jīng)營(yíng)者有很好的觀點(diǎn)時(shí)（范圍360 °），一個(gè)橫向旋轉(zhuǎn)臺(tái)將是一個(gè)很好的選擇。將所有的軸作為工件運(yùn)動(dòng)軸是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)闄C(jī)床主軸可以被固定并且不動(dòng)。軸與工件運(yùn)動(dòng)鏈（第4.2.1節(jié)）相連的方法有20種。這里只考慮了兩個(gè)運(yùn)

64、動(dòng)鏈。案例之一在圖15中顯示的是一T’T’T’R’R’運(yùn)動(dòng)鏈。案例二在圖16中顯示了R’R’T’T’T’運(yùn)動(dòng)鏈。</p><p>　　圖14 珠寶應(yīng)用 圖15 T’T’T’R’R’五軸機(jī)床</p><p>　　圖16 R’R’T’T’T’五軸機(jī)床</p><p>　　對(duì)于模式一，機(jī)床方位是X= 300毫米，Y=

65、250毫米，Z = 200毫米，C = n360 °以及A = 360 °，并且考慮機(jī)床臺(tái)直徑為100毫米。這個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的機(jī)床工作空間是一個(gè)單一的點(diǎn)。機(jī)床參照點(diǎn)集合可以選擇的也很小。工件工作空間隨上述機(jī)床移動(dòng)變化，占據(jù)機(jī)床臺(tái)的中心位置。如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中心線相較于參考點(diǎn)，那么一個(gè)棱形的工件工作空間將得到與XYZ的300 × 250 ×200立方毫米的大小空間。如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的中心線和工件參考點(diǎn)不相交則

66、工件的工作空間將更大。這將是是一個(gè)圓邊大的棱柱形狀。這個(gè)圓邊的半徑是工件參考點(diǎn)到每個(gè)中心線的偏心距。</p><p>　　模型二（圖15）在旋轉(zhuǎn)軸的開端有運(yùn)動(dòng)鏈。這里還考慮兩個(gè)不同的旋轉(zhuǎn)軸偏心值。我認(rèn)為軸得位置和模型一中的位置是在相同的范圍內(nèi)。</p><p>　　表1總結(jié)了第5節(jié)中定義的參數(shù)計(jì)算模型和每個(gè)偏心?？梢钥闯?，隨著在運(yùn)動(dòng)鏈（模型一），結(jié)束旋轉(zhuǎn)軸得到一個(gè)小得多的機(jī)床工作區(qū)。該工具

67、的波及體積和工件的要比模型一少得多。第二個(gè)原因是由于使用這一事實(shí)時(shí)有些大型的機(jī)床工作空間很大一部分不能在示范時(shí)實(shí)施。由于干擾的線性軸。工作空間利用率卻沒有較大偏心，因?yàn)樵摴ぞ叩墓ぷ骺臻g和工件工作空間的模式相比比較小，偏心位置e = 50毫米。如果表直徑保持不變，空間方向指數(shù)在這兩種情況下是相同。 模型2能處理的線性軸在同一范圍內(nèi)比模型一更大。旋轉(zhuǎn)軸的位置在運(yùn)動(dòng)鏈開始，這為模型一產(chǎn)生一個(gè)更大的機(jī)床工作空間?；瑒?dòng)裝置與機(jī)床工作空間的不干擾。

68、在上述案件之間的指數(shù)值的其他18個(gè)可以有所選擇。</p><p>　　表1 2個(gè)五軸機(jī)床工作區(qū)的比較</p><p>　　6.4。示例2 - 轉(zhuǎn)盤的選擇</p><p>　　比較兩個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)圖（T’T’R’R’T）和運(yùn)動(dòng)中的線性軸機(jī)相同的范圍（圖17）。</p><p>　　有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸可供選擇：兩軸垂直表（模式一），兩軸橫向表（型號(hào)二）。

69、表2和表3給出了比較重要的特征。</p><p>　　可以看出降低了旋轉(zhuǎn)軸的范圍增加了機(jī)床的工作空間。因此，模型與業(yè)務(wù)更需要一個(gè)大的方向范圍，通常輪廓應(yīng)用適合小型工件。這種額外的要求設(shè)置不是那么重要以及那么大的規(guī)模。水平表可以使用托盤的內(nèi)部體制轉(zhuǎn)換的外部設(shè)置。</p><p>　　在B-axes較大的角度范圍軸是-105到+105,以及-45 到+20，因?yàn)榇蟮枚嗟拇怪苯潜矸秶鼓Ｐ透m合

70、復(fù)雜的自由曲面。應(yīng)選擇具有最高轉(zhuǎn)速的，它不會(huì)削弱小直徑刀具切削力。開模電火花機(jī)主軸的高速度將會(huì)使銅電極更容易切割。垂直車床也會(huì)有更好的排屑。角方向的大范圍降低了工件的最大尺寸，為300毫米和100公斤。模型二和模型一有相同的線性軸，但規(guī)模的范圍較小，可以輕松處理雙重工件尺寸和重量。模型二擅長(zhǎng)定位應(yīng)用。模型一不能用自動(dòng)工件交換，它不適合大規(guī)模生產(chǎn)。模型二，具有自動(dòng)交換工件的位置，適合大規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>　

71、　模型一可以被選中作為小零件的液壓閥外殼的定位應(yīng)用，不過需要一個(gè)大的角度范圍。</p><p>　　圖17 T’T’R’R’T機(jī)床的模型1和2</p><p>　　表2 圖17中五軸機(jī)床的規(guī)格</p><p>　　表3 圖17中五軸機(jī)床工作區(qū)比較</p><p><b>　　6.5.機(jī)床的選擇</b></p>

72、;<p>　　6.5.1．（ATC）自動(dòng)換刀</p><p>　　數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀是一個(gè)對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)非常有用的項(xiàng)目。最重要的功能是在查找該機(jī)床時(shí)的交換時(shí)間?，F(xiàn)在的車床換刀時(shí)間低于1s。一個(gè)ATC應(yīng)該不會(huì)是一個(gè)高度優(yōu)先選擇模具和模具車間。不過如果無人看管加工是必需的則非常有用。關(guān)于增加AY\TC機(jī)床的停機(jī)時(shí)間經(jīng)常發(fā)生故障是由于兩個(gè)原因[14]：</p><p>　　·

73、1液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)的擊穿。</p><p>　　·2 一旦出現(xiàn)供電故障和工具交換手臂一半的運(yùn)作情況，可能發(fā)生的手臂必須通過手動(dòng)控制正確的順序控制閥來撤回。</p><p>　　6.5.2。自動(dòng)托盤變更（APC）</p><p>　　這個(gè)選項(xiàng)對(duì)于由小到大批量生產(chǎn)是非常有用的。APC對(duì)裝備的要求是機(jī)床工作臺(tái)持有的工件是水平的?？斎麪栐试SAPC機(jī)床在另一臺(tái)機(jī)床機(jī)

74、器上的一部分配有兩個(gè)或多個(gè)表（自動(dòng)化部分仍然是一個(gè)艱巨的工作）。</p><p>　　圖1的配置提供了一個(gè)方便的機(jī)床換熱器的機(jī)床設(shè)計(jì)，一個(gè)自動(dòng)交換工件的規(guī)定然而困難得多因?yàn)閳D3在垂直表配置允許同時(shí)自動(dòng)換刀（ATC）和自動(dòng)交換工件（AWC）而通常不提供。</p><p>　　6.5.3。臥式或立式加工中心</p><p>　　對(duì)于最流行的系列產(chǎn)品加工中心是臥式加工中心

75、（機(jī)床主軸橫向 -圖18）。這主要原因是[15]：</p><p>　　·芯片制作的方式在加工過程中必須提供一個(gè)整潔的意見并削減芯片防止重切。</p><p>　　·該表的索引能力較好，可以使工件多的雙方同時(shí)安裝加工。</p><p><b>　　·APC易提供。</b></p><p>　

76、　臥式加工中心的缺點(diǎn)是：</p><p><b>　　·重型工具難以轉(zhuǎn)移</b></p><p>　　·切削刀具必須固定在裝置上。</p><p>　　·價(jià)格比一般的立式機(jī)器貴。。</p><p>　　圖18 臥式主軸機(jī) 圖

77、19 立式主軸機(jī)</p><p>　　在車間和模具制造設(shè)備中最流行的是垂直軸機(jī)（圖19）。主要原因如下：</p><p>　　·切削機(jī)床的數(shù)據(jù)是直接顯示到機(jī)器表上的。</p><p>　　·適用于大型，平板工作和單面三維輪廓。</p><p>　　·可用于重型機(jī)床，不用擔(dān)心偏轉(zhuǎn)。</p><p

78、><b>　　·一般較便宜</b></p><p>　　主要缺點(diǎn)是廣泛的芯片會(huì)妨礙建設(shè)和第二次切削芯片。</p><p>　　7．Stewart平臺(tái)基礎(chǔ)上新機(jī)床概念</p><p>　　Carthesian坐標(biāo)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)。只有5軸機(jī)床可以在最佳條件下加工許多表面輪廓。5軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)需要兩個(gè)額外的旋轉(zhuǎn)軸。為了作出準(zhǔn)確的機(jī)

79、床，配備所需的剛度，完成大型工件的制作，重型和大型機(jī)器是所必需的?？梢钥闯?，從運(yùn)動(dòng)鏈圖 5軸機(jī)床的設(shè)計(jì)鏈中的第一個(gè)軸聯(lián)接著所有后續(xù)軸。因此，動(dòng)態(tài)的反應(yīng)將是有限的合并慣性。一個(gè)理想的情況就是是可以不必?cái)y帶其他軸。新的設(shè)計(jì)概念是使用'HEXAPOD'。斯圖爾特[16]在1965年描述的六足的原則。這是高夫和白廳 [20]在1954年首次構(gòu)建的輪胎測(cè)試服務(wù)。許多用途的建議被提出來，但僅適用于飛行模擬平臺(tái)。原因是該六個(gè)致動(dòng)器控制

80、太復(fù)雜。隨著速度驚人的增長(zhǎng)和降低成本的計(jì)算，Stewart平臺(tái)被使用于兩個(gè)新的機(jī)械機(jī)床設(shè)計(jì)的美國(guó)公司。第一臺(tái)Variax軸流機(jī)是美國(guó)公司吉丁斯和劉易斯制作的。第二臺(tái)機(jī)器是美國(guó)英格索蘭公司制作。討論參考了六足動(dòng)物和其他類似系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 [17]。</p><p>　　討論參考界定和確定虛擬軸機(jī)床工作空間的問題。 [18]?？梢杂^察到的機(jī)器，一旦在載的是由CL日期獨(dú)特的平面工具的地位（點(diǎn)+矢量設(shè)計(jì)），但仍然可以在

81、車床的旋轉(zhuǎn)軸周圍的工具平臺(tái)進(jìn)行。這將導(dǎo)致伸縮致動(dòng)器可能的長(zhǎng)度大量組合與CL數(shù)據(jù)相同。</p><p>　　7.1。 Variax軸流機(jī)</p><p>　　Stewart平臺(tái)密切聯(lián)系著本機(jī)方法。那個(gè)上，下聯(lián)接平臺(tái)是由六個(gè)交叉連接伸縮直線軸組成（圖20）。這些伸縮軸可以通過擴(kuò)大和收縮循環(huán)滾珠絲杠主軸的手段解決。底部平臺(tái)齲齒的工件托盤和頂部平臺(tái)。頂端平臺(tái)主軸及驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行加工的地方。輕便的三角框

82、架提供了較高的剛度。兩個(gè)端點(diǎn)支持伸縮致動(dòng)器。這造成的結(jié)果是只有壓縮或拉伸載荷才會(huì)剛度高。相同結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步變化是：</p><p>　　·該機(jī)器為了運(yùn)載工件而運(yùn)用垂直平臺(tái)獲得了水平軸機(jī)的好處。</p><p>　　·在工件平臺(tái)的兩邊都有相應(yīng)的機(jī)床平臺(tái)，通過減少機(jī)構(gòu)的數(shù)量，兩個(gè)機(jī)床同時(shí)進(jìn)行切割，來增加生產(chǎn)率</p><p><b>　　7.

83、2。六足機(jī)</b></p><p>　　在六足（圖21）機(jī)器沒有類似于Variax軸流機(jī)的Stewart平臺(tái)。六軸連接到（固定）頂部平臺(tái)，而不是底部。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這一工程，必須有一臺(tái)主機(jī)上支持這一固定平臺(tái)。這個(gè)框架也是由一個(gè)三角形束網(wǎng)。用來進(jìn)行主軸及其驅(qū)動(dòng)器的移動(dòng)的平臺(tái)很小。本機(jī)具有一個(gè)比Variax軸流機(jī)更大更有用的工作區(qū)。該伸縮軸較大。攜帶的工具平臺(tái)比較小。</p><p>

84、;　　圖21 六足機(jī) 圖22 Variax機(jī)</p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p><b>　　·剛性建設(shè)簡(jiǎn)單。</b></p><p>　　·其伸縮腿只加載壓縮和張力。</p><p><b&

85、gt;　　·組裝簡(jiǎn)單。</b></p><p>　　·所有腿驅(qū)動(dòng)器是相同的（可重復(fù)建設(shè)）。</p><p><b>　　·移動(dòng)較小。</b></p><p>　　·沒有特別要制造或組裝的功能所必需的機(jī)械零件。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b&g

86、t;</p><p>　　·必須由六軸CNC控制。</p><p>　　·坐標(biāo)變換的建立是對(duì)數(shù)控控制的沉重負(fù)荷。</p><p>　　·傾斜角度限制為± 15度。因此完整的5軸功能如果是必需的，則傾斜和旋轉(zhuǎn)是必要的。因此，機(jī)器不是一個(gè)真正的六軸機(jī)床。</p><p><b>　　·產(chǎn)

87、生熱膨脹。</b></p><p>　　·不利的工作空間和機(jī)器體積比。</p><p><b>　　8.結(jié)論</b></p><p>　　從理論上說，建造一個(gè)五軸機(jī)床有許多方法。幾乎所有的古典笛卡爾五軸機(jī)床都屬于三條線性軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸組合或者是三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和兩個(gè)線性軸組合。這個(gè)可以被細(xì)分為六個(gè)大組各720實(shí)例。如果只考慮三個(gè)

88、線性軸的例子，那么在每一組里仍然有360個(gè)例子。這些例子是在工具和工件的運(yùn)動(dòng)鏈的軸順序的基礎(chǔ)上加以區(qū)分的。在第一組里。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸是用來完成工具運(yùn)動(dòng)鏈的。在第二組里，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸是用來實(shí)施工具運(yùn)動(dòng)鏈的。在第三組里有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在任一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈上。每一組仍然有二十個(gè)可能的例子。為一個(gè)特定的應(yīng)用領(lǐng)域確定最佳實(shí)例是一個(gè)復(fù)雜的問題。為了便于這部分指標(biāo)的比較，已經(jīng)定義了例如機(jī)器的工具工作空間，工作空間的利用率，定向面積分類指數(shù)，方向角指數(shù)和機(jī)床的工作

89、效率。一種算法來計(jì)算機(jī)床工具工作空間和在機(jī)器上可以加工的最大的球形圓頂直徑被勾勒出來。使用這些索引詳細(xì)的討論這兩個(gè)例子。第一個(gè)例子認(rèn)為一個(gè)五軸機(jī)床的設(shè)計(jì)是為了首飾加工。第二個(gè)例子說明一臺(tái)具有同樣范圍的線性軸的機(jī)器案件里旋轉(zhuǎn)軸的選項(xiàng)選擇。</p><p>　　使用最廣泛的5軸機(jī)床，在運(yùn)動(dòng)鏈的末端有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)工件方實(shí)施。這種結(jié)構(gòu)為機(jī)床建設(shè)者提供了一個(gè)模塊化設(shè)計(jì)。這種模塊化設(shè)計(jì)，不管怎樣，從應(yīng)用角度并不總是最優(yōu)。由于

90、理論上可能的配置數(shù)目龐大，顯然，一個(gè)具體的五軸機(jī)床對(duì)于一組特殊的工件將是最恰當(dāng)?shù)?。模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)建立在所有的五個(gè)軸模塊化的基礎(chǔ)上。目前的模塊化設(shè)計(jì)是建立在三個(gè)線性軸機(jī)的基礎(chǔ)上的。</p><p>　　在設(shè)置數(shù)量上，五軸銑削提供減少了。這有助于提高準(zhǔn)確率，減少批量。但也有一些不利之處：（一）五軸機(jī)的價(jià)格高;（二）附加旋轉(zhuǎn)軸造成額外的定位誤差;（三）對(duì)相同機(jī)軸要求更高的切削速度。</p><p>

91、;　　在購(gòu)買五軸機(jī)床之前必須對(duì)已經(jīng)加工出來的產(chǎn)品范圍進(jìn)行深刻的研究。該部分應(yīng)歸為五軸定位或五軸輪廓或兩者兼而有之。該部分應(yīng)歸為5軸定位或5軸輪廓或兩者兼而有之。具有一個(gè)轉(zhuǎn)折表的機(jī)床是一個(gè)很好的例子來生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)工件，例如壓縮機(jī)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在工具端，一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在工件端，將會(huì)提供一個(gè)更大的工作空間利用率。</p><p>　　最近推出的虛擬軸機(jī)床作為一個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)，具有更高的動(dòng)力響應(yīng)潛力和更高的剛度。然而，與傳統(tǒng)的五軸機(jī)

92、床的相比較工作，空間利用率卻低得多。這些機(jī)床的更高得剛性令他們很適合具有高速銑削的設(shè)計(jì)高速主軸[19]的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] J.A. Baughman, Multi-axis machining with APT, in: W.H.P. Leslie (Ed.), Numerical Control Us

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