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混联机床是传统串联机床与并联机床有机结合的产物,是目前并联机床一个重要发展方向。混联螺纹铣由并联平面5R机构和丝杠组成,本文建立了混联螺纹铣几何模型,对其中的并联平面5R机构进行了系统的运动学分析和运动轨迹规划研究,基于宝伦FlexA4数控开发平台,运用VisualC++编程工具,完成了混联螺纹铣数控系统的软件开发,并进行了5R机构初始位置标定实验和轨迹控制实验研究。 对混联螺纹铣床中并联平面5R机构进行了系统的运动学分析,建立了其运动学正、逆解数学模型,并进一步研究了串、并联奇异位形和理论工作空间,为实现并联平面5R机构运动控制提供了求解模型和边界约束条件。 通过理论分析和数值仿真的方法研究了5R机构杆长误差与驱动关节转角误差对5R机构末端输出点位置精度的影响;根据等弦长插补理论,设计了5R机构插补算法;分别应用末端笛卡尔空间轨迹规划法和关节空间轨迹规划法对5R机构进行运动轨迹规划,获得了连续、平滑的驱动关节角位移、角速度和角加速度曲线。 基于FlexA4数控开发平台,运用VisualC++开发工具,完成了混联螺纹铣数控系统专用控制界面和通用G代码控制界面的开发,根据轨迹规划曲线建立两控制界面后台程序的数学模型。使用MatlabGUI工具制作了并联平面5R机构的圆轨迹动画仿真界面和通用G代码动画仿真界面,实现了对输入的运动参数或G代码正确性的检验。 提出了一种并联机构初始位置标定方法:在假设5R机构杆件尺寸精确和驱动杆精确摆动的前提下,围绕基恩士激光位移传感器建立检测系统,采集末端输出点运动坐标,并根据关系方程,对采集的数据进行最小二乘拟合,获得了5R机构的初始位置参数,为轨迹控制实验提供运动参考初始位置。 在驱动电机不连接机械部分的条件下,使用两个数控系统软件控制电机完成空转实验,采集角位移数据,并在Matlab中完成数值仿真,结果表明可实现平面内由直线段和圆弧组成的任意曲线轨迹的控制;进行联机调试,采集运动过程中末端点坐标,由于机械零件制造误差较大等原因,轨迹控制精度较差。这些工作将为进一步研究提供依据。