什么是并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床（PKM）？
相對于傳統(tǒng)機(jī)床(串聯(lián)結(jié)構(gòu)) 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床在機(jī)床整體設(shè)計(jì)上是一種革命性創(chuàng)新. 工業(yè)行業(yè)中使用的傳統(tǒng)機(jī)床具有高剛性和高精度的特性, 但是為了保證高剛性和高精度而降低的是機(jī)床的靈活性. 誕生于1970年代的電氣機(jī)械手具有高度的靈活性但缺乏機(jī)床所具有的高剛性和高精度. 長期以來, 機(jī)床制造行業(yè)的開發(fā)者們的夢想一直都是要把機(jī)器人靈活性好、工作區(qū)域大與傳統(tǒng)機(jī)床精度、剛性高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。
在過去的20年里人們因此一直著眼于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床（稱為PKM）的開發(fā)。這種技術(shù)是指是通過3個(gè)或3個(gè)以上平行的軸實(shí)現(xiàn)X,Y和Z軸的運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)的剛性、精度十分顯著，而且還能保證結(jié)構(gòu)的靈活性和工作區(qū)域。自1980年代中期首項(xiàng)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床專利出現(xiàn)以來, 瑞典, 美國, 德國, 日本, 中國等國家的幾十家企業(yè)與機(jī)構(gòu)相繼進(jìn)行了大量研發(fā),在以波音、通用汽車為代表的航空和汽車工業(yè)已有較廣泛應(yīng)用。
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并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床優(yōu)勢舉例
1、敏捷加工:
傳統(tǒng)3軸加工時(shí)常遇到工件坐標(biāo)系的參照點(diǎn)不是在工件內(nèi)部就是與工件的中心線不一致的問題，因此使工件與機(jī)床坐標(biāo)系對齊是一項(xiàng)耗時(shí)又耗錢的工作。傳統(tǒng)機(jī)床對此的解決方案是使用非常昂貴且不靈活的伺服控制夾具，或通過使用高級的脫機(jī)測量設(shè)備手工調(diào)整每個(gè)工件。并聯(lián)機(jī)床可以輕松地使用激光或傳統(tǒng)測頭并結(jié)合5軸機(jī)床極高的加速度和快速運(yùn)動(dòng)的性能，在加工前能夠在幾秒鐘內(nèi)蜻蜓點(diǎn)水般地測完工件，測完需要分析的所有指數(shù)，相應(yīng)地調(diào)整相關(guān)程序數(shù)據(jù)。舉一實(shí)例來說，機(jī)翼剖面上的零件是不一致的，需要在加工前單獨(dú)測、計(jì)算、再放回機(jī)床坐標(biāo)系，而所有這些工作只用幾秒鐘。
2、一次裝夾加工:
傳統(tǒng)3軸加工的另外一個(gè)問題是工件所有6個(gè)面的加工，最少需要2個(gè)夾具，有時(shí)用3個(gè)夾具。這種加工技術(shù)要求多次工件裝夾，這會造成很多的問題諸如，不斷給工件換夾具致使公差累加，相應(yīng)出現(xiàn)了Cpk問題，而且設(shè)計(jì)制造幾個(gè)不同夾具的成本亦不菲。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床可以讓主軸始終真正地指向一點(diǎn)向后退刀，這種獨(dú)特的性能使得并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床從理論上能夠在一次裝夾內(nèi)便可加工工件的所有面。如果此技術(shù)再用上述測頭的話，那么使用無重復(fù)性或固定精度，但穩(wěn)定性和剛性好的成本十分低的夾具就有可能了。因而公差累加的所有問題也隨之消失，工件的Cpk值也會增加。
3、復(fù)合角度加工:
由于飛機(jī)和汽車設(shè)計(jì)的越來越高級，隨之對復(fù)合角度和圓插補(bǔ)的復(fù)雜加工需求也與日俱增。為了用傳統(tǒng)的龍門型機(jī)床做這類加工，它是隨身帶著很大的重量在加工，由于5個(gè)笨重的軸需要不斷再定位，通常出現(xiàn)路徑跟隨問題及/或生產(chǎn)率問題。對于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床來說，以其高度的動(dòng)態(tài)性能平面或是與復(fù)合角度面對它來說都是一樣的，因此它十分適于未來汽車制造期望的所有復(fù)雜加工。而且不難想象飛機(jī)、火車或建筑機(jī)械上的部件要求更先進(jìn)的加工技術(shù)，而現(xiàn)今傳統(tǒng)機(jī)床無法做到的，但是并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床卻可以實(shí)現(xiàn)。
4、多重路徑混合及消除拖刀紋楞:
傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工純平表面是一個(gè)棘手的問題。如果采用多重路徑加工，這要求機(jī)床的剛性和精度非常好。盡管如此，實(shí)際上幾乎也不可能避免出現(xiàn)路徑之間的紋楞。用傳統(tǒng)機(jī)床主要有兩種途徑來解決這個(gè)問題，一是使用運(yùn)動(dòng)軌跡可覆蓋整個(gè)表面的刀具，但要求機(jī)床功率更大、穩(wěn)定性更好；二是給主軸調(diào)整出一個(gè)前傾角，讓所有的路徑按同一方向切削，耗時(shí)多。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的主軸與工件表面是否垂直是沒有直接關(guān)系的，所以用一個(gè)確定的前傾角給并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行編程即可。這種加工方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在加工時(shí)刀具背面不接觸工件，可增加了刀具的使用壽命，尤其是加工帶余沙的鑄件時(shí)，沙子不會濺到并且積留在刀背面和工件之間，減少了刀具的磨損。
