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并联机床由于其具有理论刚度高、承载能力强、重量轻、响应速度高、结构对称、易于补偿、模块化程度高、可重组性强和技术附加值高等优点,受到学术界的广泛关注。并联机床的出现扩大了机床的应用范围,为新型机床设计提供了理论依据。本文研究一种三自由度并联机床,该机床采用3-HSS 并联机构。本文针对3-HSS 并联机床的刚度以及数控系统关键技术进行了系统的研究。主要工作内容如下:
在运动学分析方面,应用并联机构构型原理对并联机床机构进行自由度分析,并针对该机床的机构特点,建立了并联机床的位置反解模型,为实现机床加工控制提供了理论依据。
基于有限元分析软件ANSYS,对并联机床整机进行了静刚度有限元分析。分析了整机的受力和变形情况,得到机床在空间各个方向的刚度值,找到了机床的薄弱环节,根据分析结果,提出了结构优化建议。
考虑并联机床的动刚度问题,运用有限元模态分析理论和ANSYS软件中的模态分析功能,对机床整机进行了仿真模态分析,提取了整机十阶固有频率和振型。分析了整机结构设计中的薄弱环节,指出了机床工作应该避开的共振频率,为机床结构优化设计和控制提供了理论依据。
基于开放式体系结构建造本并联机床数控系统。本文采用高性能运动控制器PMAC作为控制主体,基于“IPC+PMAC”方式开发了数控系统的总体硬件平台。基于Visual C++开发数控系统的软件平台软件部分,主要开发了人机交互模块、通讯管理模块、手轮功能模块以及仿真模块。最后,对本论文自行研发的数控系统软硬件平台及机床进行了正确的联机调试运行。