俄罗斯LAPIK公司生产的KIM-750虚拟轴加工中心,是一台集测量和加工为一体的六自由度全新概念数控机床.它采用并联机器人平台机构,是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的.设备的六根变长杆结构方案大大减少了外界因素对加工和测量精度的影响.可在一次装夹下完成特定复杂表面的加工工作.群钻是针对普通麻花钻所存在的问题,进行合理修磨而创制的新钻型.群钻在各方面的性能都胜于一般的钻头,但其刃形变化复杂、刃磨表面较多.针对这种情况,该文主要研究以群钻为代表的空间曲面成型技术问题.该文基于虚拟轴机床具有的传动链环节少、刚度、精度和灵活性都优于多坐标数控机床的优势,提出利用LAPIK并联机器人完全模拟人手持钻头靠近砂轮实现群钻曲面成型的方案.这就要求首先解决群钻的设计参数与刃磨参数的关系,而解决这一问题的关键在于建立群钻的正确数学模型.运用虚拟轴技术,采用新一代的六杆式钻头刃磨机床结构方案,在LAPIK并联机器人的特殊坐标系中,设计了形成群钻各复杂曲面时钻头相对砂轮的调整运动方案,并采用坐标变换法推导、建立了群钻外刃、内刃、横刃、圆弧(月牙弧)刃及各刃前、后刀面的数学模型,导出了在虚轴机床上群钻曲面成型的运动方程.从而利用运动方程求出杆长矢量,用以控制杆长的变化,使机床产生相应运动.运用计算机技术,通过适当的数据处理和编程,即可实现基于LAPIK并联机器人的群钻曲面成型技术.另外,利用Visual BASIC编制了基于Windows平台的基本型群钻的加工点坐标计算程序、加工轨迹模拟程序、加工参数计算程序和群钻几何参数数据库.并采用LAPIK并联机器人自带的"SAM"编程语言,编写了在虚轴加工中心实现模拟刃磨群钻的控制程序.由此可见,利用KIM-750虚拟轴加工中心的"6轴联动"变长杆结构方案,在虚拟轴机床的工作头上配备适当的夹具夹持钻头,模拟人手运动.这样调换工件和刀具的位置,不仅可以减轻移动部分的质量,从运动学上更接近人手持钻头在砂轮上刃磨的情况.因此在并联机床上实现群钻曲面成型技术是非常适宜的.该文在对6杆虚拟轴并联机床的运动原理进行研究的基础上,将3杆并联机构进行扩展,提出了5自由度主轴头的概念,进而构思了基于虚拟轴运动原理的7自由度串并联专用机床样机,并分析了该机构动平台的运动位姿及连杆的运动误差.该结构适当增加了绕机构中心的自由回转,极大地扩大了主轴的工作空间,弥补了并联机构工作空间小的不足,提高了主轴头的灵活性.