中国研成新一代并联机床,可广泛用于尖端国防

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 03:33:38
中国研成新一代并联机床,可广泛用于尖端国防  

中国研制成功新一代并联机床,可广泛应用于尖端国防领域
  
2007年12月17日,哈量集团召开了新一代并联机床LINKS-EXE700新闻发布及技术交流会,并进行了现场加工演示。  

哈量集团引进瑞典EXECON公司的技术,并签署了国内独家生产许可协议。该技术突破了阻碍并联机床发展与广泛应用的诸多瓶颈和障碍,性能指标大幅度提高。哈量集团在原有并联机床经验积累的基础上,以国际并联机床最新技术为平台,通过消化吸收再创新,向用户提供满足特殊要求的世界一流水平高档数控机床产品。哈量集团新一代并联机床的研制成功,丰富了我国机床产品的种类,在一定程度上有助于解决我国复杂产品加工的难题。

该机床具有以下特点:  

1.并联机构仅有6个关节,10个自由度,刚性、动态性能及高速性能大幅提高。  

2.提出了最新并联机床校准和标定技术:能够校准并联机床所有参数,是世界第一个在误差补偿方面现数控机床相同的并联机床。  

3.并联机床下平台主轴无论处于加工范围的任何位置,其动态特性都保持高度一致,为最佳切削参数的选择提供了保证。  

4.机床加工效率更高,加工产品尺寸范围更大。机床在有效工作空间内可实现5~6面及全部复合角度的位置加工,适合用于敏捷加工;需一次装夹即可完成5~6面的复杂异型件及复合角度孔和曲面的加工等,可广泛用于航天航空、船舶、国防、汽车、大型模具、发电设备等大型复杂零件的自由曲面加工。用该机床组成的生产线,可大幅度的减少机床台数,减少辅助时间。

哈量集团计划采取两种方式在国内推广使用该产品和实现产业化。一是独立开展市场营销工作,向全球的终端用户提供完整的机床和解决方案。重点向航空航天、核电力设备、船舶、高速列车及汽车领域提供该产品。二是向EXECON公司技术在中国和全球的集成许可商提供该机床的核心模块,由集成商向用户提供完整的机床,或与这些公司共同合作,向全球的用户提供完整的机床和解决方案。  

■ 关键词:并联机床  

并联机床(又称虚拟轴机床)是由机械机构学原理引用过来的,机构学里将机构分为串联机构和并联机构,串联机构的典型代表是机器人,传统机床的布局实际上也是串联机构。  

理论上串联机构具有工作范围大,灵活性好等特点,但精度低,刚性差,作为机床,为提高精度和刚性,不得不将床身、导轨等制造得宽大厚实,由此导致了活动范围和灵活性能的下降。  

为了解决上述矛盾,在20世纪80年代后,一大批学者开始致力于并联机构的研究,提出了并联机床的概念。并联机床的典型代表是Stewart平台结构,即由六根可伸缩杆和动平台构成,可实现较高的动态特性,但工作范围小。为解决这一问题,研究者把并联机构与串联机构结合起来,取得高动态性能和大的工作空间,其典型代表是瑞典的NOUSE公司的Tricepts机床。

1994年芝加哥国际机床展览会后,许多大学和企业加入到并联机床的应用研究开发之中,如美国Giddings & Lewis公司、Ingersold公司、Hexel公司,德国的Siemens公司、Mikromant公司,日本的东芝公司、丰田公司、日立公司、三菱公司,俄罗斯的Lapic公司等。当时在国际上对并联机床做得最好的是瑞典的NOUSE公司,到2003年,该公司已经销售出300余台。

1994年后,我国的高校、科研院所和企业也开展了并联机床的研究工作,主要有哈工大与哈量集团共同研制的加工叶片的并联加工中心,该项目获得2005年度中国机械行业科技进步二等奖;清华大学和齐齐哈尔第二机床集团联合研制的加工水轮机叶片的龙门式混联机床,另外还有天津大学、燕山大学、中科院沈阳自动化所、北京航空航天大学、东北大学、北京理工大学等,也都开展了并联机床的研制工作,并取得了一定的成绩。  

2004年,原NOUSE公司总裁卡勒纽曼先生与他的原总设计师成立了新的EXECON公司,推出了新型的并联机床,并致力于该技术在全世界以发放生产许可证的方式的推广工作。  

并联机床的特点、研究现状及展望  

类别:行业知识  

并联机床是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。本文介绍了它的特点和研究现状,并总结出了并联机床的八个研究方向。  

并联机床(Parallel Machine Tools),又称并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools),也曾被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是近年才出现的一种新概念机床,它是并联机器人机构与机床结合的产物,是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。它克服了传统机床串联机构刀具只能沿固定导轨进给、刀具作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷,可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工。自其1994年在美国芝加哥机床展上首次面世即被誉为是“21世纪的机床”,成为机床家族中最有生命力的新成员。  

1 并联机床的特点  

整体而言,传统的串联机构机床,是属于数学简单而机构复杂的机床,而相对的,并联机构机床则机构简单而数学复杂,整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算,因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机构。这种新型机床完全打破了传统机床结构的概念,抛弃了固定导轨的刀具导向方式,采用了多杆并联机构驱动,大大提高了机床的刚度,使加工精度和加工质量都有较大的改进。另外,由于其进给速度的提高,从而使高速、超高速加工更容易实现。由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度以及重量轻、机械结构简单、制造成本低、标准化程度高等优点,在许多领域都得到了成功的应用,因此受到学术界的广泛关注。由并联、串联同时组成的混联式数控机床,不但具有并联机床的优点,而且在使用上更具实用价值。

随着高速切削的不断发展,传统串联式机构构造平台的结构刚性与移动台高速化逐渐成为技术发展的瓶颈,而并联式平台便成为最佳的候选对象,而相对于串联式机床来说,并联式工作平台具有如下特点和优点:  

(1) 结构简单、价格低  

机床机械零部件数目较串联构造平台大幅减少,主要由滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等通用组件组成,这些通用组件可由专门厂家生产,因而本机床的制造和库存成本比相同功能的传统机床低得多,容易组装和搬运。  

(2) 结构刚度高  

由于采用了封闭性的结构(closed-loop structure)使其具有高刚性和高速化的优点,其结构负荷流线短,而负荷分解的拉、压力由六只连杆同时承受,以材料力学的观点来说,在外力一定时,悬臂量的应力与变形都最大,两端插入(build-in)次之,再来是两端简支撑(simply-supported),其次是受压的二力结构,应力与变形都最小的是受张力的二力结构,故其拥有高刚性。其刚度重量比高于传统的数控机床。  
(3) 加工速度高,惯性低  

如果结构所承受的力会改变方向,(介于张力与压力之间),两力构件将会是最节省材料的结构,而它的移动件重量减至最低且同时由六个致动器驱动,因此机器很容易高速化,且拥有低惯性。  

(4) 加工精度高  

由于其为多轴并联机构组成,六个可伸缩杆杆长都单独对刀具的位置和姿态起作用,因而不存在传统机床(即串联机床)的几何误差累积和放大的现象,甚至还有平均化效果(averaging effect);其拥有热对称性结构设计,因此热变形较小;故它具有高精度的优点。

(5) 多功能灵活性强  

由于该机床机构简单控制方便,较容易根据加工对象而将其设计成专用机床,同时也可以将之开发成通用机床,用以实现铣削、镗削、磨削等加工,还可以配备必要的测量工具把它组成测量机,以实现机床的多功能。这将会带来很大的应用和市场前景,在国防和民用方面都有着十分广阔的应用前景。  

(6) 使用寿命长  

由于受力结构合理,运动部件磨损小,且没有导轨,不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。

(7) Stewart平台适合于模块化生产  

对于不同的机器加工范围,只需改变连杆长度和接点位置,维护也容易,无须进行机件的再制和调整,只需将新的机构参数输入。  

(8) 变换座标系方便  

由于没有实体座标系,机床座标系与工件座标系的转换全部靠软件完成,非常方便。  

Stewart平台应用于机床与机器人时,可以降低静态误差(因为高刚性),以及动态误差(因为低惯量)。而Stewart平台的劣势在于其工作空间较小,且其在工作空间上有着奇异点的限制,而串联工作平台,控制器遇到奇异点时,将会计算出驱动装置无法达成的驱动命令而造成控制误差,但Stewart平台在奇异位置会失去支撑部分方向的力或力矩的能力,无法完成固定负载对象。中国研成新一代并联机床,可广泛用于尖端国防  

中国研制成功新一代并联机床,可广泛应用于尖端国防领域
  
2007年12月17日,哈量集团召开了新一代并联机床LINKS-EXE700新闻发布及技术交流会,并进行了现场加工演示。  

哈量集团引进瑞典EXECON公司的技术,并签署了国内独家生产许可协议。该技术突破了阻碍并联机床发展与广泛应用的诸多瓶颈和障碍,性能指标大幅度提高。哈量集团在原有并联机床经验积累的基础上,以国际并联机床最新技术为平台,通过消化吸收再创新,向用户提供满足特殊要求的世界一流水平高档数控机床产品。哈量集团新一代并联机床的研制成功,丰富了我国机床产品的种类,在一定程度上有助于解决我国复杂产品加工的难题。

该机床具有以下特点:  

1.并联机构仅有6个关节,10个自由度,刚性、动态性能及高速性能大幅提高。  

2.提出了最新并联机床校准和标定技术:能够校准并联机床所有参数,是世界第一个在误差补偿方面现数控机床相同的并联机床。  

3.并联机床下平台主轴无论处于加工范围的任何位置,其动态特性都保持高度一致,为最佳切削参数的选择提供了保证。  

4.机床加工效率更高,加工产品尺寸范围更大。机床在有效工作空间内可实现5~6面及全部复合角度的位置加工,适合用于敏捷加工;需一次装夹即可完成5~6面的复杂异型件及复合角度孔和曲面的加工等,可广泛用于航天航空、船舶、国防、汽车、大型模具、发电设备等大型复杂零件的自由曲面加工。用该机床组成的生产线,可大幅度的减少机床台数,减少辅助时间。

哈量集团计划采取两种方式在国内推广使用该产品和实现产业化。一是独立开展市场营销工作,向全球的终端用户提供完整的机床和解决方案。重点向航空航天、核电力设备、船舶、高速列车及汽车领域提供该产品。二是向EXECON公司技术在中国和全球的集成许可商提供该机床的核心模块,由集成商向用户提供完整的机床,或与这些公司共同合作,向全球的用户提供完整的机床和解决方案。  

■ 关键词:并联机床  

并联机床(又称虚拟轴机床)是由机械机构学原理引用过来的,机构学里将机构分为串联机构和并联机构,串联机构的典型代表是机器人,传统机床的布局实际上也是串联机构。  

理论上串联机构具有工作范围大,灵活性好等特点,但精度低,刚性差,作为机床,为提高精度和刚性,不得不将床身、导轨等制造得宽大厚实,由此导致了活动范围和灵活性能的下降。  

为了解决上述矛盾,在20世纪80年代后,一大批学者开始致力于并联机构的研究,提出了并联机床的概念。并联机床的典型代表是Stewart平台结构,即由六根可伸缩杆和动平台构成,可实现较高的动态特性,但工作范围小。为解决这一问题,研究者把并联机构与串联机构结合起来,取得高动态性能和大的工作空间,其典型代表是瑞典的NOUSE公司的Tricepts机床。

1994年芝加哥国际机床展览会后,许多大学和企业加入到并联机床的应用研究开发之中,如美国Giddings & Lewis公司、Ingersold公司、Hexel公司,德国的Siemens公司、Mikromant公司,日本的东芝公司、丰田公司、日立公司、三菱公司,俄罗斯的Lapic公司等。当时在国际上对并联机床做得最好的是瑞典的NOUSE公司,到2003年,该公司已经销售出300余台。

1994年后,我国的高校、科研院所和企业也开展了并联机床的研究工作,主要有哈工大与哈量集团共同研制的加工叶片的并联加工中心,该项目获得2005年度中国机械行业科技进步二等奖;清华大学和齐齐哈尔第二机床集团联合研制的加工水轮机叶片的龙门式混联机床,另外还有天津大学、燕山大学、中科院沈阳自动化所、北京航空航天大学、东北大学、北京理工大学等,也都开展了并联机床的研制工作,并取得了一定的成绩。  

2004年,原NOUSE公司总裁卡勒纽曼先生与他的原总设计师成立了新的EXECON公司,推出了新型的并联机床,并致力于该技术在全世界以发放生产许可证的方式的推广工作。  

并联机床的特点、研究现状及展望  

类别:行业知识  

并联机床是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。本文介绍了它的特点和研究现状,并总结出了并联机床的八个研究方向。  

并联机床(Parallel Machine Tools),又称并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools),也曾被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是近年才出现的一种新概念机床,它是并联机器人机构与机床结合的产物,是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。它克服了传统机床串联机构刀具只能沿固定导轨进给、刀具作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷,可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工。自其1994年在美国芝加哥机床展上首次面世即被誉为是“21世纪的机床”,成为机床家族中最有生命力的新成员。  

1 并联机床的特点  

整体而言,传统的串联机构机床,是属于数学简单而机构复杂的机床,而相对的,并联机构机床则机构简单而数学复杂,整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算,因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机构。这种新型机床完全打破了传统机床结构的概念,抛弃了固定导轨的刀具导向方式,采用了多杆并联机构驱动,大大提高了机床的刚度,使加工精度和加工质量都有较大的改进。另外,由于其进给速度的提高,从而使高速、超高速加工更容易实现。由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度以及重量轻、机械结构简单、制造成本低、标准化程度高等优点,在许多领域都得到了成功的应用,因此受到学术界的广泛关注。由并联、串联同时组成的混联式数控机床,不但具有并联机床的优点,而且在使用上更具实用价值。

随着高速切削的不断发展,传统串联式机构构造平台的结构刚性与移动台高速化逐渐成为技术发展的瓶颈,而并联式平台便成为最佳的候选对象,而相对于串联式机床来说,并联式工作平台具有如下特点和优点:  

(1) 结构简单、价格低  

机床机械零部件数目较串联构造平台大幅减少,主要由滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等通用组件组成,这些通用组件可由专门厂家生产,因而本机床的制造和库存成本比相同功能的传统机床低得多,容易组装和搬运。  

(2) 结构刚度高  

由于采用了封闭性的结构(closed-loop structure)使其具有高刚性和高速化的优点,其结构负荷流线短,而负荷分解的拉、压力由六只连杆同时承受,以材料力学的观点来说,在外力一定时,悬臂量的应力与变形都最大,两端插入(build-in)次之,再来是两端简支撑(simply-supported),其次是受压的二力结构,应力与变形都最小的是受张力的二力结构,故其拥有高刚性。其刚度重量比高于传统的数控机床。  
(3) 加工速度高,惯性低  

如果结构所承受的力会改变方向,(介于张力与压力之间),两力构件将会是最节省材料的结构,而它的移动件重量减至最低且同时由六个致动器驱动,因此机器很容易高速化,且拥有低惯性。  

(4) 加工精度高  

由于其为多轴并联机构组成,六个可伸缩杆杆长都单独对刀具的位置和姿态起作用,因而不存在传统机床(即串联机床)的几何误差累积和放大的现象,甚至还有平均化效果(averaging effect);其拥有热对称性结构设计,因此热变形较小;故它具有高精度的优点。

(5) 多功能灵活性强  

由于该机床机构简单控制方便,较容易根据加工对象而将其设计成专用机床,同时也可以将之开发成通用机床,用以实现铣削、镗削、磨削等加工,还可以配备必要的测量工具把它组成测量机,以实现机床的多功能。这将会带来很大的应用和市场前景,在国防和民用方面都有着十分广阔的应用前景。  

(6) 使用寿命长  

由于受力结构合理,运动部件磨损小,且没有导轨,不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。

(7) Stewart平台适合于模块化生产  

对于不同的机器加工范围,只需改变连杆长度和接点位置,维护也容易,无须进行机件的再制和调整,只需将新的机构参数输入。  

(8) 变换座标系方便  

由于没有实体座标系,机床座标系与工件座标系的转换全部靠软件完成,非常方便。  

Stewart平台应用于机床与机器人时,可以降低静态误差(因为高刚性),以及动态误差(因为低惯量)。而Stewart平台的劣势在于其工作空间较小,且其在工作空间上有着奇异点的限制,而串联工作平台,控制器遇到奇异点时,将会计算出驱动装置无法达成的驱动命令而造成控制误差,但Stewart平台在奇异位置会失去支撑部分方向的力或力矩的能力,无法完成固定负载对象。
改进别人的?还是有自己一套的?
[:a2:]
英雄不问出身,但愿一能切实管用,二能透彻掌握,三能推陈出新。:victory:
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已。企业技术开发能力低下。就知道山寨。生产效能品质控制差。材料更别说了。寿命。设计。。全他奶奶的体制问题。基础垃圾。一切都木成熟。唯有靠价格成活在第三世界!等几十年中国机床能否走出低端市场还是个问题!!
C.技术指标与参数

  1.加工范围:
  (1)HLNC5001:
  主轴不同姿态时,其加范围不同;
  主轴与Z轴27°时: φ400×250;主轴与Z轴夹角10°时:φ600×290
  (2)HLNC5003
  该机床在HLNC5001的基础上增加了—X轴运动的工作台,从而使加工范围扩大,X轴最大加工长度为:1400mm。
   2.主轴最大走刀速度:4000mm/min
   3.主轴快速移动速度:15000mm/min
   4.双向定位精度:0.022mm、双向重复性定位精度:0.012mm
   5.电主轴:
   额定功率:14kw
    额定转速:100-1000r/min
    额定转矩:110N.m
    主轴规格:BT40或HSK63A
    控制方式:全闭环控制
   6.刀库:圆盘式刀库
    含刀量:24把刀或16把刀;最大刀具直径:75mm;最大刀具长度:300mm   
   7.数控系统
    工控机+MC卡+伺服电机驱动器
原帖由 ef22000 于 2008-9-26 23:54 发表
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已 ...

老大有接觸過哈量集團嗎?LINKS HMCT GROUP...
東西我都貼出來了 能評評嗎?
最近做機床的態度都不嚴謹阿 連產品都不了解沒摸過都能評判 我想樓上應該只是普通的操作員吧 要是工程師絕對不會這樣說
原帖由 ef22000 于 2008-9-26 23:54 发表
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已 ...


瓦靠,原来不光搞材料的好自己抽自己嘴巴,原来搞机床的也有自虐的倾向。分内的事情都做那么懒,证明自己能力差劲很有趣吗? 中国人这是怎么了?? 还真是出国方数年,国内已千年哦
虚拟轴还是挺先进的,现在的潮流塞,就是不知道准确度和耐用性怎么样
原帖由 ef22000 于 2008-9-26 23:54 发表
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已 ...

本身搞机床的这位,自己骂自己很爽是吗?整个一自虐狂。
不要怪一个人骂自己的行业弊端!因为他确实知道点与八股文不一样的现实问题。

发现问题,就要改进问题,这样才能有进步嘛!

还是这位仁兄   0147852369 比较诚恳,既不骂人,也不反驳,默默地将一份真实的数据贴上来。

不过说实话,俺对俺所从事的行业也想骂两句,想想要注意素质,还是忍住了!呵呵。
虚拟轴机床没有前途,现在国际和国内早已经不再投入精力搞这个东西了,没有多少用处,精度不高,控制很麻烦,关键是它需要一个机床操作者搞定奇异和螺旋这些超级复杂的东西,才有可能预测机床的手动时候的运动。他妈的谁愿意去操作他啊?
这个不好说啊:(
原帖由 ef22000 于 2008-9-26 23:54 发表
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已 ...

慢慢来别着急,我想如果这些机床厂商是私营的话,我相信质量会慢慢提高的。
砖家〉。。。。。。。。
4.双向定位精度:0.022mm、双向重复性定位精度:0.012mm

什么狗P东西!
还搞尖端?自虐吧!
原帖由 ef22000 于 2008-9-26 23:54 发表
废话一大堆。本官就是搞机床的。看了全文也还是没弄懂他那个机床到底先进到蛤蟆地步。转速?具体精度?样样都没有。只有吹得震天响的八股。奶奶的。中国机床?数控?还是买西门子和鬼子货吧。失望了。就八股厉害而已 ...

我发现有些公司搞出一台“概念”上的先进产品,实际上是给公司打知名度。那台概念机可以不停地空转供人参观,真正使用起来嘛,哈哈。
恩~无聊下
转速,我比较没想法
不知道主轴什么结构,估计没有轴心冷却
数控系统莫名其妙,这个就微妙了
如今这年头造船不如买船,买船不如租船,其实建议直接解散相关科研部门,完全进口淘汰货算了,省下大批所谓的研究经费,好歹也能减点税,促进内需的
:D 事实~
加工母机基本都可以进口~
除了米国某高刚性的高级货色,万恶的巴统:@
这个不是私营不私营的关系,就目前看来,并联机床的工作性能和实用性远远赶不上传统机床。现在很少有人去研究这个东西了。