并聯機床精度分析論文

導語：并聯機床精度分析論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：介紹了并聯機床的誤差分類及特點。結合并聯機構的特點，應用微分關系建立了并聯6-SPS機構位姿誤差分析的正解模型，給定各結構參數誤差即可得出主軸端的位姿誤差。應用此模型可定量分析結構誤差對主軸端位姿誤差的影響，為并聯機床的精度綜合提供了理論依據。

關鍵詞：并聯機床；精度分析；位姿誤差

1并聯機床誤差基本分類及特點



（1）轉換誤差。轉換誤差是并聯運動機床所特有的一種誤差。它是由于控制系統中的運動學模型與實際機構運動學之間的差別造成的。產生這種誤差的原因如下：運動學模型含有某些簡化和假設，例如萬向鉸鏈的軸線與線性軸線不平坦性之間的差異是忽略不計的；并聯機構幾何參數數量大，相互之間是非線性耦合。

（2）動平臺質量所造成的誤差。由于并聯運動機床的運動學柔性以及機床剛度在整個工作空間內不是常數，動平臺的質量(重力)將導致實際機床結構的靜態彈性變形量隨機床動平臺的位置而變化。

（3）彈性變形。彈性變形是機床構件在受力后的變形量。除上面提到的重力外，切削力和加速運動時的慣性力是并聯運動機床變形的主要來源。并聯運動機床動態載荷下的精確彈性變形是通過計算方法獲得。

（4）振動誤差。并聯運動機床的動態剛度取決于它的固有頻率，最低固有頻率將限制機床的動態性能。通過刀頭點位置測量和控制來進行補償。

（5）驅動誤差。對于用高速切削的并聯機床來說，驅動誤差是不可忽視的。在高速運動的情況下，當驅動力變化，或者改變速度方向時，就不可避免的產生驅動誤差，使加工工件的表面質量下降，出現波紋。

（6）熱變形。熱變形是一種半靜態的、變化緩慢的誤差來源，與傳統機床一樣，它對并聯運動機床的工作精度帶來不良影響。并聯運動機床的構件大多中高速下運動，發熱量較大，加以結構緊湊，散熱條件較差，熱變形就成為影響機床工作精度的因素。

2誤差模型的建立

2.1并聯6-SPS機構及其坐標系

圖1是并聯6-SPS機構及坐標系示意圖，其上、下平臺各有6個球鉸Ai、Bi(i=1-6)，中間用驅動桿相聯。動坐標系o''''-x′y′z′位于上平臺(活動平臺)幾何中心，o′點為刀頭點所在位置。x′軸垂直A1A6，z′軸垂直上平面向上。固定坐標系o-xyz位于下平臺幾何中心坐標，x軸垂直B1B6，z軸垂直下平臺向上。

設動平臺第i個鉸點Ai在在動坐標系內坐標為ci，在固定坐標系中的坐標為Pi，R為動坐標系到固定坐標系的方向余弦矩陣，即變換矩陣。P=［xp，yp，zp］T為動坐標系的原點在固定坐標系上的坐標（絕對坐標）。則有：

3計算實例

并聯6-SPSStewart機構上、下平臺坐標系及結構參數分別如圖2所示，設結構參數為：ra=600mm，rb=800mm，αa=π/4，αb=π/6，繞下平臺坐標軸z、y、x的順序轉角(旋轉方向按右手法則，規定拇指向坐標軸方向)分別為φ=30°，θ=40°，Ψ=40°，給定各結構參數誤差如表，,所得主軸端位姿誤差如表2。

參考文獻

［1］張曙，U•HeiSe1．并聯運動機床［M］．北京：機械工業出版社，2003.

［2］黃真，方躍法.并聯機器人機構學理論及其控制［M］．北京：機械工業出版社，1997.