2004年，Tricept并聯(lián)機(jī)床發(fā)明創(chuàng)始人紐曼先生組建了Exechon公司，發(fā)明了新一代Exechon并聯(lián)機(jī)床技術(shù)。新一代并聯(lián)機(jī)床技術(shù)突破了阻礙并聯(lián)機(jī)床發(fā)展與廣泛應(yīng)用的諸多瓶頸和障礙，性能指標(biāo)與易用性均大幅優(yōu)于Tricept技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)通過了PCT（國際專利合作協(xié)議組織）的審定，并在所有PCT協(xié)議參與國家和地區(qū)（包括中國）申請并獲得了發(fā)明專利。
哈量LINKS-EXE700是在結(jié)合哈量原有并聯(lián)機(jī)床經(jīng)驗(yàn)積累，加上引進(jìn)使用Exechon并聯(lián)機(jī)床最新專利技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造的新一代并聯(lián)機(jī)床，在機(jī)床動態(tài)性能、剛性、精度以及用戶編程操作簡易性方面都達(dá)到了很高水平。
1. LINKS-EXE700并聯(lián)機(jī)床特點(diǎn)
1.1 運(yùn)動關(guān)節(jié)及機(jī)構(gòu)自由度數(shù)量對機(jī)床性能的影響
并聯(lián)運(yùn)動結(jié)構(gòu)從外觀來看，像是很多“手臂”一端彼此相連，另一端與基座相連。這種設(shè)計(jì)要求各關(guān)節(jié)是多自由度的。并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床（PKM）手臂的數(shù)目取決于動平臺運(yùn)動軸的設(shè)計(jì)數(shù)量，但是不論哪種設(shè)計(jì)，遵循的目標(biāo)都應(yīng)將靈活性與剛性結(jié)合在一起。因關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既要剛性好、無間隙，又要成本低，是設(shè)計(jì)并聯(lián)機(jī)床的突出問題。這個技術(shù)問題限制了市場上的并聯(lián)機(jī)床數(shù)量，這也是為什么關(guān)節(jié)點(diǎn)少、自由度少的并聯(lián)機(jī)床成為目前最成功的并聯(lián)機(jī)床的原因。Tricept并聯(lián)機(jī)床使用了相對少的關(guān)節(jié)和自由度數(shù)，正是Tricept當(dāng)年在世界并聯(lián)機(jī)床市場能占70%份額的原因。
1.2 Tricept并聯(lián)機(jī)床的缺陷
Tricept并聯(lián)機(jī)床的每一個關(guān)節(jié)點(diǎn)都有一個以上的自由度，像一個萬向鉸鏈。各伸縮桿只承擔(dān)軸向載荷，故必需設(shè)置中心管來實(shí)現(xiàn)約束更多的自由度。中心管承受的荷載對中心管造成的撓曲和扭轉(zhuǎn)，會嚴(yán)重影響機(jī)床的整體剛性。為解決這一問題，在設(shè)計(jì)上應(yīng)使撓曲和扭轉(zhuǎn)對中心管精度和動態(tài)性能的影響降低到最小。
這種優(yōu)化設(shè)計(jì)是把中心管的直徑加粗，管壁減薄，可是這樣一來機(jī)床的工作范圍大大地縮小了。唯一的解決辦法是找出鋼管壁厚與直徑之間的均衡點(diǎn)。輕型Tricept的管壁薄且輕，適于快速動態(tài)加工；重型的管壁厚，適于慢速加工。然而管壁和剛性之間的關(guān)系不可能完全均衡，所以結(jié)果不是設(shè)計(jì)過輕，導(dǎo)致?lián)锨团まD(zhuǎn)力過大，就是中心管自身重量過大而引起變形。盡管Tricept機(jī)床配有外部DMS測量系統(tǒng)，用于消除溫度和切削力產(chǎn)生的誤差。但是由于主軸和DMS之間距離遠(yuǎn)，加之切削力和中心管自重的影響，就造成了DMS讀數(shù)和真實(shí)位置之間的偏差。DMS讀數(shù)僅能補(bǔ)償DMS系統(tǒng)中的值，而DMS系統(tǒng)下部由切削力和中心管自重造成的偏差依然得不到補(bǔ)償。
1.3 新型Exechon并聯(lián)機(jī)床的設(shè)計(jì)概念
新型Exechon并聯(lián)機(jī)床技術(shù)解決了上述問題，突顯了并聯(lián)機(jī)床的所有目標(biāo)，如高剛性與極好靈活性和動態(tài)性相結(jié)合。這個新概念的基本點(diǎn)是使用自由度不超過1的下部關(guān)節(jié)，以及在一個方向上具有直線和彎曲2種剛度的致動器。這種設(shè)計(jì)構(gòu)成一個堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)，可以完全解決作用在機(jī)床各方向上的撓曲和扭矩力的影響。
這里描述的Exechon設(shè)計(jì)實(shí)際上構(gòu)成了一個金字塔形的運(yùn)動三腳架。這個結(jié)構(gòu)通過3根通過單自由度關(guān)節(jié)連接到腕關(guān)節(jié)的2種剛度的致動器，將力從腕關(guān)節(jié)傳遞到上平臺，不會損失任何剛性。但是由于上平臺關(guān)節(jié)角度的影響，只有在其中2個致動器的上關(guān)節(jié)為2自由度，并且第3個致動器的上關(guān)節(jié)為3自由度時，才可能實(shí)現(xiàn)這種在下端所有關(guān)節(jié)只有1個自由度，在所有致動器上具有兩種剛度的設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)使得整個并聯(lián)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)數(shù)減少至6個，自由度減至10個。
1.4 編程使用通用化
以往并聯(lián)機(jī)床的編程和使用不同于常規(guī)機(jī)床，這也是并聯(lián)機(jī)床推廣應(yīng)用的主要障礙之一。而Exechon新技術(shù)完全解決了這一問題。Siemens公司為Exechon并聯(lián)機(jī)床專門開發(fā)了坐標(biāo)變換系統(tǒng)軟件。同樣使用Siemens通用數(shù)控系統(tǒng)，哈量新一代并聯(lián)機(jī)床在編程和操作上已經(jīng)與常規(guī)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床無異。
1.5 主動測量補(bǔ)償AMC
從事并聯(lián)機(jī)床研究的人都很清楚并聯(lián)機(jī)床的校準(zhǔn)和標(biāo)定是一個大問題。Exechon公司與OptikosQ公司合作開發(fā)了一項(xiàng)獨(dú)特的校準(zhǔn)系統(tǒng)。這種專門的校準(zhǔn)系統(tǒng)使測量Exechon并聯(lián)機(jī)床下平臺主軸的真實(shí)位置成為可能。并且能夠校準(zhǔn)、驗(yàn)證上部三角架的所有參數(shù)，并把參數(shù)傳送到運(yùn)動模型中，使得并聯(lián)機(jī)床首次實(shí)現(xiàn)了全方位的誤差補(bǔ)償。
這個系統(tǒng)稱為AMC（主動測量補(bǔ)償）。它是把機(jī)床編成空間中的不同位置，通過把三腳架腿（致動器）和下平臺之間的角度重新?lián)Q算成實(shí)際的笛卡爾坐標(biāo)位置，再把這些數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行重新計(jì)算、完成補(bǔ)償整個機(jī)床運(yùn)動系統(tǒng)的誤差。
1.6 虛擬工件的在線生產(chǎn)（ILP）檢驗(yàn)
給并聯(lián)機(jī)床安全編程、檢驗(yàn)，開發(fā)一個系統(tǒng)，讓它能夠檢查相對于實(shí)際工件和實(shí)際NC程序的工件程序是非常重要的。這個系統(tǒng)不是那種只“檢查”相對于虛擬機(jī)床和工件程序的仿真檢查，而是能夠與在實(shí)際的運(yùn)動狀態(tài)下和CNC控制器里真實(shí)驅(qū)動下運(yùn)行的一臺仿真機(jī)床進(jìn)行比較。
這是世界上第一次在NC機(jī)床真實(shí)的控制器中，以實(shí)際驅(qū)動傳遞的軸數(shù)據(jù)，實(shí)時地在屏幕上運(yùn)行自己的程序。此系統(tǒng)由OptikosQ公司開發(fā)并得到了芬蘭Visual Components公司和德國西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)的支持。AMC與ILP相結(jié)合的成果將會開啟CNC行業(yè)中的新天地。
1.7 機(jī)床動態(tài)性能
傳統(tǒng)機(jī)床的固有頻率隨著機(jī)床主軸在座標(biāo)系中位置不同而變化，這將給在高速加工時的最佳切削參數(shù)選擇帶來一定的麻煩。如在某特定轉(zhuǎn)速下，主軸處于不同位置，其最佳切削用量將不同，為確保正常切削，只能減少切深或走刀量、犧牲效率來減小振動，保證加工質(zhì)量。而Exechon并聯(lián)機(jī)床下平臺主軸無論處于加工范圍的任何位置，其振動特性都保持高度一致，圖示為山特維克公司對EXE700機(jī)床的檢測的條件和測量位置，用專用檢測裝置可分別測出刀具前端所受的力、加速度與振動頻率之間的關(guān)系，經(jīng)專用軟件分析，得出處理結(jié)果，即切深與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，其重合度非常好。這就為最佳切削參數(shù)的選擇提供了保證。
1.8 主要技術(shù)指標(biāo)：
執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程：700mm；
主軸功率：13kW；
主軸轉(zhuǎn)速：20000r/min；
X、Y、Z軸最大快移速度：125m/min、125m/min、45m/min；
X、Y、Z軸最大加速度：3g、3g、1g；
X、Y、Z軸重復(fù)精度：10μm；
4th、5th軸重復(fù)精度：2μm、5μm。
2. 哈量LINKS-EXE700并聯(lián)機(jī)床的應(yīng)用優(yōu)勢
哈量新一代并聯(lián)機(jī)床同時兼有5軸聯(lián)動、高速切削、快速定位、靈活移動、五面（六面）加工等一系列常規(guī)數(shù)控機(jī)床無法同時具有的多種功能，在數(shù)控加工領(lǐng)域具有常規(guī)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢和高性價(jià)比。
2.1 敏捷加工
傳統(tǒng)加工時常遇到工件找正的問題，這是一項(xiàng)耗時又耗錢的工作。傳統(tǒng)機(jī)床對此的解決方案是使用非常昂貴且不靈活的伺服控制夾具，或通過使用高級的脫機(jī)測量設(shè)備手工調(diào)整每個工件。
并聯(lián)機(jī)床則可以輕松地使用測頭測量，并結(jié)合五軸機(jī)床的高速運(yùn)動性能，在加工前幾秒鐘內(nèi)即可測完工件，建立新的工件坐標(biāo)系。這時工件可以以任何姿態(tài)放在機(jī)床工作臺上的任何位置，只要保證在機(jī)床的加工范圍內(nèi)就可以了。對于大型的和超大型的構(gòu)件加工，這一點(diǎn)尤為重要。目前，這種技術(shù)已經(jīng)得到驗(yàn)證，并應(yīng)用于波音飛機(jī)的生產(chǎn)中。
2.2 一次裝夾加工
傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工工件所有6個面，例如加工氣缸蓋，通常需要用多個夾具。如果用傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床組成生產(chǎn)線，則需多次裝夾工件，帶來的問題之一是，由于多次裝夾導(dǎo)致重復(fù)定位誤差累積，引起Cp值下降，而且設(shè)計(jì)制造幾個不同夾具的成本不菲。
并聯(lián)機(jī)床靈活的運(yùn)動姿態(tài)可實(shí)現(xiàn)主軸軸線處于笛卡爾坐標(biāo)系空間的任何方向，并可以向空間任何方向運(yùn)動。這使得并聯(lián)機(jī)床從理論上講，能夠在一次裝夾內(nèi)便可完成所有面（5面甚至6面）的加工。加上可快捷地建立工件坐標(biāo)系，無需使用高精度的工裝，可大幅降低夾具制造成本，并消除了重復(fù)性定位誤差，工件的Cp值高且穩(wěn)定。此項(xiàng)技術(shù)也已在眾多國外用戶的生產(chǎn)中得到了驗(yàn)證。
2.3 復(fù)合角度加工
隨著汽車構(gòu)架、發(fā)動機(jī)及其他部件的設(shè)計(jì)愈先進(jìn)，對復(fù)雜加工與復(fù)合角度加工的需求也越來越多。用傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工這類工件，需要增加附加設(shè)備，或采用3軸轉(zhuǎn)臺、角度頭或脫機(jī)使用的特殊裝置。但是所有這些附加設(shè)備都很昂貴，且難于校準(zhǔn)維護(hù)，尤其是當(dāng)工件僅有一個復(fù)合角度孔或多個復(fù)合角度孔，但各自軸線方向不同的情況時，很不經(jīng)濟(jì)。
并聯(lián)機(jī)床實(shí)現(xiàn)這類加工非常容易，因此它十分適于未來汽車制造期望的所有復(fù)雜加工。飛機(jī)、火車或建筑機(jī)械上的部件同樣需要更先進(jìn)的、現(xiàn)今傳統(tǒng)機(jī)床無法做到的、而并聯(lián)機(jī)床卻很容易實(shí)現(xiàn)的加工技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)同樣在眾多國外用戶的生產(chǎn)中得到了驗(yàn)證。
2.4 多重路徑混合及消除拖刀紋楞
傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工純平表面是一個棘手的問題。如果采用多重路徑加工，這要求機(jī)床的剛性和精度非常好。盡管如此，實(shí)際上幾乎也不可能避免出現(xiàn)路徑之間的紋楞。用傳統(tǒng)機(jī)床主要有兩種途徑來解決這個問題，一是使用運(yùn)動軌跡可覆蓋整個表面的刀具，但要求機(jī)床功率更大、穩(wěn)定性更好；二是給主軸調(diào)整出一個前傾角，讓所有的路徑按同一方向切削，耗時多。
并聯(lián)機(jī)床的主軸與工件表面是否垂直是沒有直接關(guān)系的，所以用一個確定的前傾角給并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行編程即可。這種加工方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是，在加工時刀具背面不接觸工件，可增加了刀具的使用壽命，尤其是加工帶余沙的鑄件時，沙子不會濺到并且積留在刀背面和工件之間，減少了刀具的磨損。這種技術(shù)仍屬新技術(shù)，目前已在一些國外用戶處測試，已取得非常好的效果。
3. 并聯(lián)機(jī)床應(yīng)用成功范例
3.1 GM
第一個使用并聯(lián)機(jī)床的汽車制造企業(yè)是GM公司，Hydro公司是GM分供商中第一家使用并聯(lián)機(jī)床加工GM公司汽車鋁制框架的企業(yè)。目前他們用5臺帶轉(zhuǎn)臺的Tricept并聯(lián)機(jī)床來完成該項(xiàng)工作。
3.2 BMW
BMW是至今最大的并聯(lián)機(jī)床用戶。他們使用并聯(lián)機(jī)床生產(chǎn)其新5系和6系的轎車。BMW公司對并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行了深入細(xì)致的分析，并得出了并聯(lián)機(jī)床在所有方面表現(xiàn)卓越�，F(xiàn)今BMW公司用了10臺Tricept并聯(lián)機(jī)床來完成前后車軸從原料到精加工件的全部加工。根據(jù)該公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到期望值且很多情況下比期望的更好。
3.3 PSA
另一個非常成功的用戶實(shí)例就是PSA集團(tuán)（標(biāo)致和雪鐵龍）。他有一條由13臺帶轉(zhuǎn)臺的Tricept并聯(lián)機(jī)床組成的生產(chǎn)線，大批量生產(chǎn)新型Peugeot（標(biāo)致）407轎車的前后車軸。這條生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量和正常生產(chǎn)時間是相當(dāng)高的。PSA目前在生產(chǎn)中已有25臺以上的并聯(lián)機(jī)床。
3.4 波音
波音公司是第一個把并聯(lián)機(jī)床用于實(shí)際加工的用戶，并且自1996年起這臺Tricept機(jī)床就全天24小時工作，現(xiàn)在它仍然在為波音727和737生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的地楞橫梁。1999年波音公司還購買了更大型的Tricept并聯(lián)機(jī)床來生產(chǎn)波音767和747的地楞橫梁。這臺機(jī)床從安裝之日起，也是實(shí)行了3班生產(chǎn)，多年來優(yōu)秀的工件質(zhì)量及穩(wěn)定可靠的性能為它贏得了贊譽(yù)。
3.5 空客
空客公司幾年來一直在使用Tricept并聯(lián)機(jī)床，主要用于鉆孔和清理焊縫。并聯(lián)機(jī)床被安裝在與巨大的飛機(jī)部件平行的導(dǎo)軌上，沿著部件移動到某區(qū)域上作業(yè)。在加工前，通過敏捷加工，建立起機(jī)床與工件坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用表明，常規(guī)方法要花8周時間鉆幾千個孔，而一臺并聯(lián)機(jī)床在8小時便可做到，而且質(zhì)量非常穩(wěn)定。
3.6 JSF
另一個使用并聯(lián)機(jī)床成功的領(lǐng)域是給JSF戰(zhàn)斗機(jī)用的63種不同復(fù)合部件清理焊縫和鉆孔。這些工作是在普通機(jī)床，即使是五坐標(biāo)機(jī)床也無法做到的。
3.7 Ahlstom
并聯(lián)機(jī)床應(yīng)用相對較新的加工領(lǐng)域是火車制造。西班牙Ahlstom公司首家使用并聯(lián)機(jī)床用來加工火車車廂車窗及車門部分。把并聯(lián)機(jī)床安裝到行程60m的龍門架上，一次裝夾便可加工火車的兩個側(cè)面。這種設(shè)計(jì)投入生產(chǎn)至今已有一段時間，驗(yàn)證了這種技術(shù)現(xiàn)已成熟，可以在這個領(lǐng)域內(nèi)深入推廣。
3.8 Caterpillar
美國Caterpillar公司對并聯(lián)機(jī)床已經(jīng)做了長時間的深入了解，準(zhǔn)備用并聯(lián)機(jī)床加工厚鋼骨架，在做測試的過程中用并聯(lián)機(jī)床成功做了一個特殊的測試件，圓插補(bǔ)達(dá)到H7級精度。測試結(jié)果給Caterpillar公司留下了深刻印象，他們表示這種并聯(lián)機(jī)床將是Caterpillar公司在未來幾年里更新大批5軸機(jī)床計(jì)劃的首選。
4. 立足中國制造，加強(qiáng)國際合作，面向全球市場，打造世界頂級產(chǎn)品
2006年末，哈量集團(tuán)與Exechon公司、Siemens公司、Sandvik公司和Ascentech公司舉行了高層工作會談。圍繞哈量新一代并聯(lián)機(jī)床的推出，合作各方就向用戶提供高速敏捷加工裝備完整方案的戰(zhàn)略合作達(dá)成了共識。
哈量集團(tuán)將與中國西門子公司、山特維克公司合作，為用戶提供完整最佳解決方案（設(shè)備、刀具、工藝、服務(wù)），而不僅是各自提供相關(guān)產(chǎn)品，共同促使哈量成為中國高速加工領(lǐng)域帶頭人。各方還將從應(yīng)用設(shè)計(jì)階段開始，同時與用戶進(jìn)行溝通，發(fā)揮各自優(yōu)勢，使資源整合達(dá)到最佳優(yōu)化。
Exechon公司與Ascentech公司將在技術(shù)與市場推廣方面全面支持哈量集團(tuán)。
哈量集團(tuán)將在原來并聯(lián)機(jī)床開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮自身精密制造和測量技術(shù)的優(yōu)勢，應(yīng)用Siemens數(shù)控系統(tǒng)與應(yīng)用軟件資源和Sandvik高速數(shù)控刀具及高速加工專家分析軟件，立足中國制造、面向全球市場、打造世界頂級產(chǎn)品。同時，圍繞哈量具有世界水平的新一代并聯(lián)機(jī)床，為用戶提供完整最佳解決方案的服務(wù)。
