六脚并联机床的精密加工

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并联机床又称为并联结构机床、虚拟轴机床，也曾被称为六条腿机床、六足虫，在国际上一般称为Parallel Kinematic Machine（PKM），它们都是以Stewart平台为基础的。它的出现不仅引起了世界各国的广泛关注，而且被誉为“机床结构的重大革命”，制造业给予高度的重视。

并联机床以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代部分硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动，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根本变化。

并联机床与传统机床的区别主要表现在：传统机床布局的特点是以床身、立柱、横梁作为支承部件，主轴部件和工作台的滑板沿支承部件上的直线导轨移动，按照X、Y、Z坐标运动叠加的串联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹；并联机床布局的特点是，以机床框架为固定平台的若干杆件组成空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，改变杆

件的长度或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹。

【并联机床的特点】

与传统串联机床相比并联机床具有如下优点：

①并联机构的执行构件的误差不再是简单的线性累加，工作头更容易获得高的精度；

②并联机构的执行机构运动灵活，很容易实现多自由度联动，从而更易于实现空间曲面的加工；

③并联机床反解容易，轨迹规划简单，易于控制；

④并联机床结构简单，零件总数较少，成本容易控制；

⑤并联机床中的主要变形构件以承受拉压力为主，而且由于闭环力流封闭，使机床具有较高的刚度重量比；

⑥并联机床移动部件质量小，响应速度快，动态性能好，更适于高速加工；

⑦并联机床的模块化程度高，易于重构；

⑧并联机床硬件简单，软件复杂，具有更高的技术附加值。

【并联机床的发展】

1965年，Stewart提出一种新型6自由度的空间并联机构，它由上下两个平台和6个并联的伸缩杆组成，每个伸缩杆和上下平台之间通过两个球铰链连接，称为Stewart平台。经过30多年的不断改进和发展，Stewart平台演变出不同运动学原理和结构的空间并联机构，并在许多科学研究和工业领域获得了广泛应用。其主要的应用领域有：运动模拟器、工业机器人、医用机器人、微定位机器人、天文望远镜、绳索机器人、并联机床等。

六脚并联机床的精密加工

Stewart平台机构

国内对于并联机床的研究是从20世纪90年代中期开始的，主要研究单位有燕山大学、东北大学、清华大学、天津大学、中科院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中理工大学和浙江大学等。1998年，清华大学在第五届中国国际机床展览会上展出了名为VAMT1Y的并联机床，该机床由清华大学和天津大学联合开发，是我国展出的第一台并联机床样机。