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致谢 49
参考文献 50
第一章 绪论
1.1选题背景与现实意义
1.1.1选题背景
随着我国国民经济的迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求，同时装备制造业又是一个国家基础水平的体现，从某种意义上，反映了一个国家的工业发展状况，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。传统机床依靠增加质量来提高刚度，而减轻重量和增加刚度发生矛盾；另外传统机床为串联机构，其主体结构为开链结构，存在悬臂部件，承受很大的弯矩和扭矩，不容易获得很高的结构刚度。它的组成环节多(特别是多坐标机床)，各环节变形量和连接处变形量叠加，总体刚度下降，限制了机床速度的提高。并且串联结构会使各组成环节的制造误差、传动误差、热变形误差、受力变形误差增加，不易保证加工精度。欲改进机床性能，应当从结构设计思想上寻求突破。新一代机床的发展趋势是进一步满足超精密、超高速、激光和细微加工等新工艺所提出的高性能和高集成度的要求，近年来并联运动机床的出现就顺应了这一趋势。
并联机床（Parallel Machine Tools）是逐渐兴起的一种新型制造装备，又称并联结构机床（Parallel Structured Machine Tools）、虚拟轴机床（Virtual Axis Machine Tools）。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的，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、控制技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品[1]。
因为结构等原因，与实现同等功能的传统机床相比，并联机床具有如下特点：
（1）结构简单、价格低、维护维修方便，并联机床运动部件少，并且主要由通用元件（滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等）组成，这些通用组件可由专门生产厂家生产，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，加之布局敞开性好，因此维修量小且维修方便.
（2）刚度重量比大，由于采用了封闭性的结构使其具有高刚性和高速化的优点，且在准静态情况下，由于伸缩杆与动平台和静平台之间使用万向联轴节（或球铰）相连，不存在横向力矩的作用，因此，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力，其刚度重量比高于传统的数控机床。
（3）加工速度高，惯性低，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。并联机床的执行机构运动灵活，容易实现多自由度联动，即易于实现空间曲面的加工，且机床反解容易，轨迹规划简单，易于控制，其移动部件质量小，惯性低，响应速度快，动态性能好，适于高速加工。
（4）加工精度高，并联机床由多轴并联机构组成，各杆的杆长都单独对主轴的位置和姿态起作用，因而它不存在传统机床中串联机构的误差累积和放大问题，热变形小，从而其加工精度较高。
（5）多功能灵活性强，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。
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