4數(shù)控加工仿真實(shí)例
   
    通過(guò)并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)操作界面可以完成對(duì)加工所用刀具的定義、加工所用刀柄的定義、加工毛坯的定義、仿真NC文件的選擇、刀具軌跡的顯示驗(yàn)證、加工控制(刀具回零、運(yùn)動(dòng)仿真、暫停、恢復(fù)斷點(diǎn)、停止仿真)，并且具有數(shù)據(jù)顯示(刀尖點(diǎn)位置坐標(biāo)顯示、刀具姿態(tài)顯示、驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)度顯示)、仿真進(jìn)度顯示、仿真所用刀具信息顯示等功能。球冠加工刀具軌跡及加工仿真如圖6所示。
   

    用5-UP5/PRPU并聯(lián)機(jī)床實(shí)際樣機(jī)在石蠟坯料上進(jìn)行了球冠的銑削實(shí)驗(yàn)，銑削刀具采用X16的球頭銑刀。結(jié)果表明效果較好，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜曲面的五坐標(biāo)加工，實(shí)際加工得到的球冠成品精度較高，如圖7所示。
   

    5并聯(lián)機(jī)床動(dòng)力學(xué)仿真
   
    并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)分析包括機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型建立、受力分析、慣性力計(jì)算、動(dòng)力平衡及動(dòng)力響應(yīng)等方面。動(dòng)力學(xué)分析在5自由度并聯(lián)機(jī)床的設(shè)計(jì)與控制中起非常重要的作用，是確定機(jī)床主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型是一個(gè)多自由度和多變量、高度非線性、多參數(shù)藕合的復(fù)雜系統(tǒng)。本文利用SolidWorks造型軟件與ADAMS機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，把裝配后的機(jī)床虛擬樣機(jī)模型圖調(diào)人到ADAMS環(huán)境中;應(yīng)用ADAMS軟件，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)模型，采用Newton-Euler方法建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程并求解。
   
    動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，已知刀具的運(yùn)動(dòng)求5個(gè)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，需要先確定電動(dòng)機(jī)輸出的位移曲線，這就需要通過(guò)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑，反解出與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)應(yīng)的桿長(zhǎng)變化曲線。在已建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型中，對(duì)刀尖點(diǎn)施加點(diǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)?shù)都恻c(diǎn)按照某種曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以利用ADAMS的測(cè)量工具，測(cè)出五桿的桿長(zhǎng)變化曲線，在ADAMS的后置處理器中，將得到的曲線轉(zhuǎn)化成B樣條曲線，作為機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)的驅(qū)動(dòng)位移輸入。解除刀尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在各驅(qū)動(dòng)桿移動(dòng)副添加驅(qū)動(dòng)，將相應(yīng)的B樣條曲線輸入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各驅(qū)動(dòng)的添加。這時(shí)在刀尖點(diǎn)上設(shè)置載荷，就可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。
   
    圖8所示為機(jī)床動(dòng)平臺(tái)受切削力作用前后，在X =1000 mm的平面內(nèi)畫(huà)圓時(shí)的驅(qū)動(dòng)力曲線，圖中數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)桿序號(hào)，其中圓半徑r=100mm，機(jī)床畫(huà)圓的合加速度a=400 mm/s2; Y,Z方向運(yùn)動(dòng)的位置函數(shù)分別為Y = rcos(ωt)和Z=rsin(ωt);在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)平臺(tái)的αβ角始終保持為0°。如圖8a所示，當(dāng)機(jī)床不受切削力負(fù)載作用時(shí)，在畫(huà)圓過(guò)程中5個(gè)驅(qū)動(dòng)力變化各不相同，但都依正弦或余弦曲線規(guī)律變化，這與運(yùn)動(dòng)位置函數(shù)為正弦和余弦是對(duì)應(yīng)的。可以看出，在沒(méi)有負(fù)載時(shí)，仍然是f1的數(shù)值最大。如圖8b所示，當(dāng)機(jī)床受到切削力負(fù)載作用時(shí)，在畫(huà)圓過(guò)程中，動(dòng)平臺(tái)受加速度和外力的共同影響，使得5個(gè)桿驅(qū)動(dòng)力的變化大不相同.其中第5桿驅(qū)動(dòng)力曲線變化平緩，而其他4個(gè)驅(qū)動(dòng)力大致呈現(xiàn)正弦和余弦曲線變化，驅(qū)動(dòng)力f1的數(shù)值也不總是最大。
   
    由圖8可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一運(yùn)動(dòng)，在有外力作用時(shí)，5桿驅(qū)動(dòng)力變化曲線的曲率相對(duì)于無(wú)外力作用時(shí)有很大的變化，但是總的變化趨勢(shì)大致相同，這是因?yàn)樗┘拥耐饬ο鄬?duì)于定坐標(biāo)系的變化也呈現(xiàn)出正弦和余弦的變化規(guī)律，它導(dǎo)致了各驅(qū)動(dòng)力變化曲線的頻率。和初始角滬變化，但并不改變其總的變化規(guī)律。
   

    6結(jié)束語(yǔ)
   
    在三維CAD軟件SolidWorks平臺(tái)下應(yīng)用OLE接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)的數(shù)控加工仿真、刀具軌跡的顯示驗(yàn)證、仿真過(guò)程中自動(dòng)換刀和毛坯的自動(dòng)設(shè)計(jì)，從而真實(shí)、完整、合理地模擬了機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程;通過(guò)ADAMS軟件實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的動(dòng)力學(xué)分析和仿真。為實(shí)際機(jī)床提供了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)特定加工過(guò)程進(jìn)行了預(yù)演，避免了因干涉等原因造成的不必要經(jīng)濟(jì)損失。