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本文在综合分析目前各种激光加工机床的优缺点以及当前新型机床—并联运动机床的优良特性的基础上,提出了将并联机床作为激光加工机床的机械传动系统,并辅以光纤柔性传输的一种新型的并联运动激光加工机床。该新型激光加工机床能更好的适应当前激光加工机床的发展趋势。课题研究对提高我国激光加工机床的水平具有重要的理论研究价值与实际应用推广价值。
本文研究的新型激光加工机床主要应用于激光焊接、切割等加工工况,在考虑加工要求的条件下选择了三自由度的Delta型并联运动机床作为激光加工机床的机械传动系统。本文首先对该激光加工机床进行了总体设计,然后对机械系统部分展开了较为系统的研究,建立了并联运动激光加工机床并联机构的约束方程,求出位置正、逆解,推导出机构的雅可比矩阵,并进行了速度和加速度分析、从分析结果可以看出Delta型并联运动机床机构具有平稳的运动特性,很适合于激光加工。利用plucker坐标矩阵求出该并联运动机床机构的四种奇异位形,基于运动学分析的基础上对并联机床机构进行了运动学仿真,通过仿真对运动学性能进行了验证,保证了设计的可靠性。其次分析了该并联机床机构的工作空间,利用边界搜索法确定工作空间有空洞和无空洞两种情况下的边界截面、在此基础上对机构进行了参数优化设计并对所优化的参数进行了仿真,以确保机床操作性能趋向最优。最后分别做了关节空间和笛卡儿空间的轨迹规划为以后并联运动激光加工机床的控制应用打下了基础。
新型并联运动激光加工机床的研究为激光加工机床的设计与开发开辟了一条新的思路。