3-TPT型并联加工中心刚度分析_CNC加工中心

前言：

并联加工中心与传统加工中心相比具有刚度高、承载能力强、精度高、动力性能好、控制容易和结构紧凑等特点^[1-^2]，因而在实际中得到了越来越广泛的应用。并联机床运动平台在外力的作用下会产生变形，变形的大小与并联加工中心的刚度及作用力的大小有关系。并联加工中心的刚度影响它的动态特性和负载情况下的定位精度，是整个系统在控制和机构设计中不可缺少的参数之_^[3]。

并联加工中心由于组成的不同有多种形式，其中3-TPT型并联加工中心是比较典型的并联加工中心之一。文中从理论上对3-TFT型并联加工中心的刚度进行分析，创新之处在于考虑了上下平台的外接圆半径差对加工中心静刚度的影响，分析了 3-TPT型并联加工中心运动平台工作区间内静刚度情况和运动平台在各坐标方向上的位置偏差，所得结论相互一致，这为并联加工中心的优化设计提供了理论基础。

1 3-TPT型并联加工中心

如图1所示，3-TPT型并联加工中心主要由固定平台、运动平台、驱动杆、伸缩杆、虎克绞组成。其中驱动杆和伸缩杆组成了连杆；3根连杆以并联的方式通过虎克铰与固定平台和运动平台连接起来；虎克铰分别在固定平台和静平台上呈正三角形分布；从动平台和支撑杆组成的平行机构限制3个转动自由度，所以该并联加工中心具有3个平动自由度。空间坐标系如图2所示。将基础坐标系O_a-Z_aF_aZ_a建立在固定平台中心点上；然后在运动平台上建立运动坐标系Ob-ZbFtA，各轴方向与基础坐标系平行。

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结束语：

(1) 通过对3-TPT型并联加工中心刚度研究与分析，建立了刚度模型，给出了加工中心静刚度的度量指标。

(2) 计算分析了上下平台外接圆半径差对加工中心静刚度的影响，结果表明机构的静刚度随着上下平台外接圆半径差的增大而增强。半径差大于400 _时，机构刚度较优。

(3) 工作区间内机构静刚度分布和运动平台承受切削力时各坐标方向上位置偏差的分析同时表明，随着运动平台远离中心处，Z方向的位置偏差是Z和7方向的2倍左右，Z方向刚度下降较快，X和:K方向刚度降低较为缓慢。机构的静刚度在主要工作空间内变化平缓，没有突变，且在中心处有最大刚度，此时定位精度也最高。文中对3-TPT型并联加工中心的刚度分析结论对于该加工中心的优化设计有一定的参考价值，可作为该型并联加工中心加工制造的理论依据。

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3-TPT型并联加工中心刚度分析

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