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九軸CNC微加工中心的軌跡生成及控制策略研究
閱讀：249 發(fā)布時間：2020-8-100 引言
工程零件的小型化及微型化使得具有精密定位功能的多軸微加工中心受到了廣泛的關(guān)注［1-3］，典型的應(yīng)用有微型葉輪、微機(jī)電裝置、表面織構(gòu)和微模具等，傳統(tǒng)具有串聯(lián)運(yùn)動學(xué)配置的機(jī)床存在主要構(gòu)架的慣性累積，導(dǎo)致帶寬及跟蹤精度損失，采用氣浮軸承盡管能夠減小摩擦，但是又引入了新的成本問題和擾動剛度問題［4］。因此具有多自由度的機(jī)床成為解決此類問題的，多自由度機(jī)床能夠在少配置下獲得不同的部件特征，在高進(jìn)給速度下能夠減少摩擦接觸實(shí)現(xiàn)精密定位。
運(yùn)動冗余機(jī)床曾被提出來通過額外的裝置來實(shí)現(xiàn)無障礙工作區(qū)域和增強(qiáng)定位精度。Takeuchi 提出采用無摩擦空氣靜力驅(qū)動來提高定位精度，給一臺五軸機(jī)床增加第六根軸來微銑加工具有復(fù)雜形狀的微小型器件［5］。Lu and Usman 提出了一種六自由度的無摩擦磁懸浮高速工作臺，具有較大的平面工作空間［6］。本文采用同樣的磁懸浮原理設(shè)計(jì)一種具有六自由度的旋轉(zhuǎn)臺，同時結(jié)合一個三軸微機(jī)床構(gòu)架了一個九自由度的微加工中心。
在微加工領(lǐng)域已經(jīng)存在許多多軸加工機(jī)床的研究［7-8］，但是很少見到本文構(gòu)架的運(yùn)動冗余機(jī)床，Chio等人曾提出了相似的配置，但是其 C 軸旋轉(zhuǎn)受限，約束其潛在定位能力［9］。本文構(gòu)架的九自由度微加工中心相比之下定位能力增強(qiáng)，特別是 C 軸有所改進(jìn)，機(jī)床可以加工微小形貌、自由曲面表面和不同微幾何特征的表面。盡管一臺五軸機(jī)床就可以加工復(fù)雜零件， 但是額外的四軸可以帶來更多的優(yōu)勢，例如幾何與跟蹤誤差補(bǔ)償，增大冗余軸的帶寬，但是又引入了新的問題，