Введення
В даний час конструктивні резерви підвищення точності верстатів, зокрема багатоцільових, в основному вичерпані, оскільки, наприклад переміщення робочих органів здійснюється в них по напрямних з теоретично обмеженою точністю і жорсткістю. Для подальшого підвищення точності, як правило, використовуються нові УЧПУ з більш високою швидкодією і дискретністю. Що стосується жорсткості, то у верстатах звичайної компонування вона обмежена внаслідок наявності зазорів між рухомими вузлами, що виникають в результаті вібрацій і багатьох інших факторів.
Необхідність, подолання зазначених недоліків верстатів традиційного виконання привела до розробки в ряді країн (Росії. США. Швейцарії, Японії) верстатів нової концепції, заснованої на застосуванні платформи Стюарта, що використовувалася в авіації для моделювання польотів. Ці верстати були виконані в основному як багатоцільові, хоча дана концепція дозволяє реалізувати на них функції шліфування, полірування і координатних вимірювань. До проектування подібних верстатів вперше приступили в СРСР в 1976 р За кордоном аналогічні розробки почалися приблизно через 10 років [фірма Giddings amp; Lewis (США) і Geodetic Technology International (Швейцарія) - в 1988 р, фірма Ingersoll - в 1987 р].
Відмінною особливістю таких верстатів, які отримали за кордоном назву «гексаподом», є порівняльна простота конструкції, високі показники швидкості переміщення, прискорення і жорсткості верстата, проста система зворотного зв'язку. Для головного приводу в таких верстатах застосовують високошвидкісний мотор - шпиндель. Частота обертання якого бесступенчато регулюється вбудованим високочастотним асинхронним електродвигуном. Мотор - шпиндель встановлений на рухомий п'яти координатної платформі. Для здійснення рухів подачі і настановних переміщень платформи використовуються шість паралельно працюючих телескопічних штанг, кожна з яких має кульковий механізм ходовий гвинт - гайка, кроковий серво- електродвигун і лазерну систему контролю переміщень.
Такий верстат в цілому значно простіше, легше і жорсткіше верстатів класичної компоновки. Телескопічні штанги і рамна конструкція працюють тільки на розтягування і стиснення, не відчуваючи вигину, оскільки сила різання від шпинделя, розташованого на верхній платформі, передається уздовж штанг. Тому біля верстата типу «гексапод» жорсткість у 5 разів, а робочі швидкості в 3-5 разів вище, ніж у порівнянного з них за характеристиками багатоцільового верстата. Крім того, оскільки штанги пов'язують рухомі і нерухомі частини верстата в єдине ціле, зусилля розподіляються по всій структурі рівномірно, завдяки чому для верстата не потрібно масивне підставу і дорогий фундамент, що дозволяє легко переміщати його при зміні планування цеху.
Перший вітчизняний верстат на базі МПК розроблений в 1987 році Новосибірським електротехнічним інститутом (малюнок 1). Цей верстат відрізнявся внутрішнім розташуванням шпинделя, щодо замкнутого контуру розсувних телескопічних штанг. На ньому були проведені дослідження реального обсягу робочого простору і жорсткості верстата, а також траєкторії і амплітудно-частотні характеристики рухомої платформи під дією змінного навантаження.
Розробку верстатів такого класу активно веде ЗАТ «Лапик» (м Саратов). У 1992 році випущено координатно-ізмерігельние модулі КІМ - 500 і КІМ - 1000, а в 1995 році багатофункціональний технологічний модуль ТМ - 1000.
Рис. 1. Багатофункціональний технологічний модуль ТМ - 1 ТОВ
Рис. 2. Обробний центр ГЕКСАМЕХ - 1
1.Точность формоутворення на гексаподом
Металорізальні верстати на основі механізмів паралельної структури служать альтернативою багатокоординаційно багатоцільовим верстатам традиційного компонування (з послідовним з'єднанням вузлів формотворною системи). Найбільш поширені фрезерні і шліфувальні верстати з шістьма ступенями свободи, реалізовані на основі платформи Стюарта [1], - гексаподом. Основна область їх застосування - обробка поверхонь подвійної кривизни.
Для оцінки точності формоутворення на гексаподом необхідно визначити траєкторію переміщення ріжучого інструменту (РІ) і зміщення його ріжучої кромки під дією сили різання. При цьому розглядають переміщення ріжучої кромки уздовж твірної лінії оброблюваної поверхні [2]. Траєкторію цього переміщення технолог призначає на основі особистого досвіду, що не забезпечує виконання основних умов формоутворення, зокрема відсутності підрізання суміжних ділянок оброблюваної поверхні.
При аналізі статичних деформацій гексаподом під дією різних сил оцінюють переміщення точки, що знаходиться в центрі рухомої платформи, а не ріжучої кромки РІ, ...
