面向機床和高速加工設(shè)備的混聯(lián)機構(gòu)研究

由于混聯(lián)機構(gòu)兼有串聯(lián)機構(gòu)（工作空間大）和并聯(lián)機構(gòu)（慣量小、剛度高）的特點，可實現(xiàn)高速高精度運動，近年來逐漸應(yīng)用于機床和各種高速加工設(shè)備。但是，目前混聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計主要依賴于設(shè)計者經(jīng)驗，結(jié)構(gòu)單一，在市場上比較成功的只有Tricept系列機床和基于Sprint Z3頭的Ecospeed/Ecolinear加工中心，真正適用于機床和高速加工的混聯(lián)結(jié)構(gòu)尚未出現(xiàn)。.本研究的目的是建立一套針對混聯(lián)機床/高速加工設(shè)備的系統(tǒng)化設(shè)計方法，為不同的應(yīng)用找到相應(yīng)的最優(yōu)混聯(lián)機構(gòu)。首先，根據(jù)目標應(yīng)用的運動類型和自由度的要求，利用李群和微分流形理論，系統(tǒng)地綜合出能完成該運動的所有混聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型，并根據(jù)具體應(yīng)用，選擇最佳的拓撲結(jié)構(gòu)。針對此拓撲結(jié)構(gòu)，建立包含有機構(gòu)幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)的閉環(huán)控制模型，并根據(jù)目標性能要求，形成一個多參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計問題，通過求解該優(yōu)化問題，可以得到混聯(lián)機構(gòu)的最優(yōu)概念機和相應(yīng)的最優(yōu)控制參數(shù)。

超高速加工技術(shù)簡介

超高速切削機床是實現(xiàn)高速、超高速切削的必不可少的設(shè)備。超高速機床有以下五項基本要求：超高速的主軸部件、快速響應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)、快速的進給部件、動、靜、熱剛度好的機床支承部件、高壓大流量噴射的冷卻系統(tǒng)和安全裝置。

超高速加工技術(shù)主軸部件

電主軸和以前用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機主軸有很大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：有很大的驅(qū)動功率和扭矩 ；有較寬的調(diào)速范圍 ；有一系列監(jiān)控主軸振動、軸承和電機溫升等運行參數(shù)的傳感器、測試控制和報警系統(tǒng)，以確保主軸超高速運轉(zhuǎn)的可靠性與安全性。

超高速主軸采用的軸承有滾動軸承、氣浮軸承、液體靜壓軸承和磁浮軸承幾種形式

超高速加工技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)

超高速切削對數(shù)控系統(tǒng)的要求不斷提高，最基本的要求是保證高精度、高速度。為了適應(yīng)高速，要求單個程序段處理時間短；為了在高速下保證加工精度，要有前饋和大量的超前程序段處理功能；要求快速形成刀具路徑，此路徑應(yīng)盡可能圓滑，走樣條曲線而不是逐點跟蹤，少轉(zhuǎn)折點、無尖轉(zhuǎn)點；程序算法應(yīng)保證高精度；碰到干擾能迅速調(diào)整，保持合理的進給速度，避免刀具振動等。

超高速加工技術(shù)進給系統(tǒng)

超高速切削在提高主軸速度的同時必須提高進給速度，并且要求進給運動能在瞬時達到高速和瞬時準停等。超高速切削機床的進給系統(tǒng)不僅要能達到很高的進給速度，還要求進給系統(tǒng)具有大的加速度以及高的定位精度。

超高速加工技術(shù)支承部件

超高速加工機床的支承制造技術(shù)是指超高速加工機床的支承構(gòu)件如床身、立柱、箱體、工作臺、底座、托板、刀架等的制造技術(shù)。

由于超高速加工機床同時需要高主軸轉(zhuǎn)速、高進給速度、高加速度，又要求用于高精度的零部件加工，因而集“三高”(高速度、高精度、高剛度)于一身就成為超高速加工機床的最主要特征。更先進、更高速的直線電動機已經(jīng)發(fā)展起來，它可以取代滾珠絲杠傳動，提供更高的進給速度和更好的加、減速特性。

直線電機直接驅(qū)動的優(yōu)點是：①控制特性好、增益大、滯動小，在高速運動中保持較高位移精度；②高運動速度，因為是直接驅(qū)動，最大進給速度可高達100～180 m/min；③高加速度，由于結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕，可實現(xiàn)的最大加速度高達2～10g；④無限運動長度；⑤定位精度和跟蹤精度高，以光柵尺為定位測量元件，采用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，工作臺的定位精度高達0.1～0.01；⑥起動推力大(可達12000N)；⑦由于無傳動環(huán)節(jié)，因而無摩擦、無往返程空隙，且運動平穩(wěn)

超高速加工技術(shù)冷卻系統(tǒng)

超高速加工時，必然產(chǎn)生大量的高溫?zé)崆行迹仨毎阉杆購墓ぷ髋_上弄走，避免導(dǎo)致機床、工件和刀具產(chǎn)生熱變形，以及妨礙切削加工的繼續(xù)進行

超高速加工技術(shù)刀具系統(tǒng)

超高速切削加工刀具系統(tǒng)由刀具材料、刀具幾何角度與形狀、刀體結(jié)構(gòu)與刀片夾緊結(jié)構(gòu)、刀具與機床的聯(lián)結(jié)、刀具的冷卻及切屑的清除、刀具工況監(jiān)控等組成

刀具系統(tǒng)具有如下特點：

1、刀片在刀體上的定位夾緊牢固、安全，刀具與機床的聯(lián)結(jié)可靠

2、超高速切削加工的切削力隨著切削速度的提高而降低約30%

3、切削溫度隨著切削速度的提高而緩慢提高

4、刀具磨損主要由切削溫度、刀具—切屑之間和刀具－工件之間的相對速度決定的

超高速加工技術(shù)刀具材料

超高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學(xué)親合力要小，并且具有優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性和耐磨性涂層刀具材料。涂層刀具通過在刀具基體上涂覆金屬化合物薄膜，以獲得遠高于基體的表面硬度和優(yōu)良的切削性能金屬陶瓷刀具材料。金屬陶瓷具有較高的室溫硬度、高溫硬度及良好的耐磨性陶瓷刀具材料。陶瓷刀具材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類。

PCD刀具材料。 PCD是在高溫高壓條件下通過金屬結(jié)合劑(如Co等)將金剛石微粉聚合而成的多晶材料；

CBN刀具材料。CBN刀具具有極高的硬度及紅硬性，可承受高切削速度，適用于超高速加工鋼鐵類工件；

超高速加工技術(shù)切削機床

磨削加工按砂輪線速度Vs的高低可分為普通磨削(Vs=30～40 m/s) 和高速磨削(Vs≥45 m/s) 兩類。

為了與20 世紀80 年代以前速度不超過80～120 m/s 的一般高速磨削相區(qū)別, 通常將速度為普通磨削速度5 倍以上(即Vs≥150 m/s) 的高速磨削稱為超高速磨削（Super-High Speed Grinding 或Ultra-High Speed Grinding。

電阻混聯(lián)電路

既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路,稱為電阻混聯(lián)電路.

一般情況下,可以通過等效概念逐步化簡,最后化成一個等效電阻.

化簡過程中，一定要保證電阻元件之間的聯(lián)接關(guān)系.

可以采用等電位點法標示等方法.2100433B