Конструкции многоцелевых станков типа гексапода
Традиционные кинематические структуры металлорежущих станков основаны на объединении нескольких поступательных и (или) вращательных перемещений. Такое объединение требует весьма жестких и материалоемких конструкций базовых деталей станка, а инструмент связан с корпусом открытой кинематической цепью.
Новый подход к компоновке станков основан на использовании замкнутых кинематических цепей. В этом случае приводы так называемой рабочей платформы (место крепления детали или инструмента) обеспечивают непосредственный контакт режущего инструмента с деталью, не перемещая никаких дополнительных узлов и элементов станка. Такие структуры получили название гексаподов.
Как любые инновационные идеи, гексаподы имеют свои достоинства и недостатки. С одной стороны, они характеризуются: высокой жесткостью и точностью обработки; возможностью реализации движений с шестью степенями свободы; малыми массами подвижных узлов; высокими скоростями и ускорениями по всем осям; отсутствием специальных фундаментов для монтажа станка в цехе; простотой конструкций корпусных деталей; преобладанием растягивающих и сжимающих усилий, отсутствием усилий изгиба; унификацией приводов по всем осям; простотой сборки.
С другой стороны, можно отметить следующее: соотношение пространства для обработки и всего объема, занимаемого станком, хуже по сравнению с традиционными станками; любое линейное перемещение требует одновременного управления сразу по шести осям; необходимо иметь шесть независимых приводов для перемещений рабочей платформы; ограничен угол поворота рабочей платформы; для его увеличения необходима дополнительная ось поворота (привод и система управления); затруднен контроль точности перемещений; имеются значительные тепловые удлинения вдоль осей в связи с большей длиной узлов.
Согласно данным, приведенным в работе, по сравнению с традиционными станками гексаподы имеют в 5-10 раз большую жесткость и повышенную в 2-3 раза точность. Наиболее вероятные области их использования: обработка литейных форм и матриц, лопаток турбин и других деталей с пространственно-сложной формой; шлифование и заточка режущих инструментов с пространственным профилем:
автоматическая сборка и сварка;
лазерная, плазменная и струйная обработка;
обработка кристаллов и ювелирных изделий.