[发明专利]并联型钻床的刚度增强装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种并联型钻床的刚度增强装置，包括1PT+3TPS并联机构的并联钻床，还包括6TPS型并联机构，6TPS型并联机构包括第一固定平台和长度可伸缩的六条第一周边腿，第一固定平台与并联钻床的机架刚性连接，六条第一周边腿通过虎克铰与第一固定平台连接，六条第一周边腿通过球铰与动平台连接；当1PT+3TPS并联机构的并联钻床在钻头的调姿过程中，六条第一周边腿为从动腿，不会干涉钻头调姿运动，当1PT+3TPS并联机构的并联钻床的钻头姿态调整到位时，六条从动腿长度锁死，切换为定长腿，使整个1PT+3TPS型并联机构的并联钻床的刚度得到增强。本发明还公开了一种并联型钻床的刚度增强装置的控制方法，本发明大大增加了钻孔系统的抗扭刚度，可有效保障机床的加工精度。

技术领域

本发明涉及机械加工机床技术领域，特别是一种并联型钻床的刚度增强装置及其控制方法。

背景技术

在申请号为201610885614.1的专利文献中提出了如图1和图2所示的一种基于1PT+3TPS并联机构的并联钻床，图1为1PT+3TPS并联机构示意图，图2为1PT+3TPS并联机构的并联钻床轴测图，它包括第二固定平台、安装钻头的动平台，设于固定平台与动平台之间的由中间腿及三条第二周边腿形成的三自由度1PT+3TPS型空间并联机构。

该机构的第二固定平台固连在机架上，以确保整个机构稳定的运动。第二固定平台上连接有三条第二周边腿和一条中间腿，三条第二周边腿与第二固定平台之间采用虎克铰连接，中间腿与第二固定平台为刚性固连。三条第二周边腿为整个并联机构的驱动腿，每条第二周边腿包含一个移动副，一端通过虎克铰与第二固定平台相连，另一端通过球铰连接动平台。中间腿为从动腿，包含一个移动副，一端与第二固定平台刚性固连，另一端通过一万向铰与动平台相连，最终实现动平台的三自由度运动，动平台下安装有钻头，实现钻孔功能。

该机构具有灵活性好、姿态角实现能力大、响应速度快等优点，但是也存在绕钻头轴线的抗扭刚度不足的缺点。

系统的刚度表示在外载荷作用下系统抵抗其自身变形的能力，在相同的外载荷作用下，刚度愈大则变形愈小。常用的提高系统刚度的方法有：

1)结构刚度的决定因素之一是材料的弹性模量，故而可通过改变材料的方式来提高系统的刚度。该方法的原理在于不同材料具有不同的弹性模量，弹性模量越大，则材料刚度越高。然而弹性模量值存在最大值，即存在刚度最高的材料，故而该方法对系统刚度的提升是非常有局限性的，并且随着材料刚度的提升，材料的成本也会大幅增加。

2)还可通过增大结构的尺寸来提高系统刚度。通过增大结构的尺寸来提高系统的刚度，会增大整个系统的惯量，降低其响应速度。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种并联型钻床的刚度增强装置及其控制方法，以便在机床工作时，增大钻孔系统的抗扭转刚度，保障机床钻孔的加工精度，进而提高钻孔质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种并联型钻床的刚度增强装置，包括1PT+3TPS并联机构的并联钻床，还包括6TPS型并联机构，所述6TPS型并联机构包括第一固定平台和长度可伸缩的六条第一周边腿，所述第一固定平台与所述并联钻床的机架刚性连接，六条所述第一周边腿的顶端通过虎克铰与第一固定平台连接，六条第一周边腿的底端通过球铰与所述并联钻床的动平台连接；当1PT+3TPS并联机构的并联钻床在钻头的调姿过程中，六条所述第一周边腿为从动腿，不会干涉钻头调姿运动，当1PT+3TPS并联机构的并联钻床的钻头姿态调整到位时，六条从动腿长度锁死，切换为定长腿，使整个1PT+3TPS型并联机构的并联钻床的刚度得到增强。