多轴多刀数控技术研究进展

　　在产业界，作为传统的数控机床制造强国的德国、美国、日本等国家在并联机床、复合加工机床、数控加工刀具与夹具及数控机床与工业机器人的结合方面研究较为深入，也取得了较大的成就。德国DS公司开发的z3铣头、意大利COMAU公司的平动机床、瑞士STARRAG公司的关节机床等，都是相当典型的并联机床，如图4所示为一种并联机床示意图。图5所示为德国DS公司开发的铣头，就是根据并联原理研制成功的，可钻到飞机的机翼里面进行加工。

　　我国数控机床的发展经历了30年的跌宕起伏，已经由成长期进入成熟期。2002--2008年，我国金属切削机床产量年均增长18.58％；而同期数控机床产量年算术平均增长率更是高达33.22％，明显快于普通金属切削机床的增长速度。同时，数控机床在金属加工机床总量中的比重逐年上升，我国机床的数控化率逐年提高，从2001年的9．12％上升为2008年的19.79％，同时产值数控化率也从37.8％提高到2008年的48.6％。2009年行业重点企业机床产值数控化率达到50％以上H1。而作为新兴数控机床市场国家的韩国、中国等国家及台湾地区，在多轴多刀机床的生产方面也具备了较强的实力和较猛的后劲。如韩国的斗山数控，中国的广州数控、华中数控、四开数控及北京机床厂、大连机床厂等企业，在数控系统、多轴多刀机床方面都有较为成熟的产品，满足了相应的生产需要。但在高端多轴多刀数控机床研制方面，与日本FANUC、德国西门子、美国辛辛那提等公司的产品还存在较大的差距。

　　1990年燕山大学研制出我国第一台并联机器人实验样机H1；1997年东北大学研制出我国第一台平移自由度并联机床样机，如图6所示；1998年清华大学、天津大学合作研发的VAMTIY并联机床首次展出，如图7所示。清华大学、天津大学、东北大学、沈阳自动化所、哈工大等开展了并联机床研究。图8为清华大学等单位为满足混流式水轮机叶片的加工精度要求为主要目标，亦可用于其他叶片类、大型模具等复杂曲面零件加工而研制的具有自主知识产权的大型龙门式五轴联动混联机床。其中，3-PTT水平滑块式平移钢锭磨削并联机床产品已实用化。华中科技大学和武汉重型机床厂于2002年共同承担了国家863重点项目“大型舰船螺旋桨加工七轴五联动车铣复合数控机床”项目，并取得了成功。

图6东北大学研制的平移自由度并联机床

图7 清华大学、天津大学合作研发的6-TPS型并联机床

图8 清华大学研制的龙门式五轴联动混联机床