● 摘要
并联机床是一种新型结构的机床，有其特有的一些优点，理论上可以完成任何模型的加工运动，在工作空间不大，但需要多自由度、高灵活度的应用领域，具有较好的应用价值。回转体刀具的刃磨加工正是这样一个合适的应用。本文主要对6UPS并联刀具磨床的运动控制、运动学标定、精度分析等内容进行了研究，并结合并联机床的特点对回转体刀具的加工理论与加工工艺进行研究总结，具体的研究内容如下：本文首先研究了6UPS并联刀具磨床的测量方法，比较了数控机床传统的和先进的误差测量工具和测量方法，并对球杆仪、激光干涉仪、激光跟踪仪这三种先进测量仪器的测量原理和应用方法进行了分析总结。尤其是对球杆仪的这样一类依靠机床做两轴插补的圆周运动误差进行误差源分析、机床运动精度分析的方法，按照标准的圆图象的比较，建立了不同误差源所产生的圆图象的特征模型，得出了一些典型误差源的误差特征图象。影响机床的误差有很多，本文对误差因素进行了分类，分析了不同误差对并联磨床的影响。通过对平台机构进行位姿误差分析，建立误差数学模型。研究了常用的机床标定方法及可以采用的相应的测量工具，并研究了采用不同标定方法所使用的数学模型，主要是采用激光跟踪仪的序列法和采用运动学反解方法的矢量法。在此基础上，对使用激光跟踪仪和激光干涉仪进行测量标定的方法进行了研究，完成了测量实验，并对测量结果进行了分析计算，获得了机床静平台铰链的安装位置误差、杆长的误差变化、动平台铰链的位置误差数值。对多组误差数据进一步分析，采用椭圆球对误差数据的空间分布进行了拟合，分离了铰链位置误差与铰链间隙等其它误差的影响。研究了机床的定位精度分析原理及其评定标准，采用数理统计的评定方法，结合激光干涉仪的测量数据，完成了机床定位精度的计算。针对6UPS并联刀具磨床的结构特点，使用支链分析方法，对由杆长误差引起的动平台误差变化趋势及变化的敏感性方向进行了分析，同时对采用传感器进行6UPS机构正解的方法，传感器的不同配置方式及求解模型进行了分析。还对机床的受力变形及伺服系统的误差做了测量实验。研究了使用球杆仪的误差分析原理与方法，完成了对并联磨床的定位精度测试，结合测量数据分析结果对采用球杆仪分析并联机构的适用性做了相关分析。研究了采用多球杆仪的不同配置，组合分析的应用方法。针对并联机床的特点，对复杂回转体刀具的加工进行了工艺分析。对立铣刀、球头铣刀的结构以及等螺旋角、等导程的螺旋线理论做了深入分析。在此模型的基础上，得到了采用标准砂轮磨削加工螺旋槽的方法，并研究了影响螺旋槽成形的刀具参数、砂轮参数、加工参数等多个影响因素，并建立了一个仿真模型，对不同参数的影响做了研究分析。对球头部分的曲线刀刃的阿基米德螺旋线与圆弧曲线两种刃型进行了模型分析及参数计算。最后得到了采用并联机床加工刀具的完整的工艺模型与工艺参数。另外，利用JSP网络应用的开发功能，为了更方便的对有关工艺资料进行数据网络管理，开发了一组JSP标签。并完成了刀具螺旋槽加工的网络程序设计及联网运行测试。