[实用新型]基于极坐标系控制的三维自由弯曲成形系统

说明书

技术领域

本实用新型属于空体构件的弯曲成形技术领域，具体地说是一种基于极坐标系控制的三维自由弯曲成形系统。

背景技术

现有技术中对管材和型材等空体构件进行弯曲成形加工，尤其是对于具有空间三维以及变曲率半径的弯曲件成形仍然存在技术难点。分别通过对径向位移、回转机构的回转方位和弯曲件进给量的调整，实现对弯管半径、弯管方向和弯管角度三个自由弯曲变量的精确控制，以实现对三维管材的弯曲变形。早期数控无模弯管机多采用直角坐标系进行控制，像日本Nissin公司的数控无模弯管机在控制弯管方向时，因弯管驱动轴与弯管工艺参数无直接对应关系，需直角坐标两个驱动轴联动经数控系统的插补运算改变弯管方向，使得系统响应速度变慢及加工精度降低；如果要实现对系统运动准确、迅速的控制，必将使得数控系统复杂，对系统的控制及操作要求也必将较高。

日本Nissin公司发现直角坐标系驱动方式的缺点，后期的数控无模弯管机由直角坐标的驱动方式更改为采用极坐标驱动方式。采用极坐标控制是一种较好的解决方案，可以直接将数控无模弯管机驱动轴与工艺参数直接对应。但其结构是采用将全部驱动机构直接安装在弯形模上的方式，即整个驱动装置围绕工件回转，该驱动结构也存在明显的缺点，由于驱动机构布置于工件周围，并且轮廓尺寸较大，易与弯形后的工件发生干涉，使其使用工艺范围变小。弯型机构部分集成了相关的运动控制结构，所以其几何尺度比较大，限制了被加工工件即弯管的曲率范围，难以实现大曲率弯管的受控高精度加工。因此迫切需要开发一种基于极坐标控制的，能够实现空间任意方向，大曲率半径管材及型材等空心件的无模弯曲方法和系统。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于极坐标系控制的三维自由弯曲成形系统，该系统和方法能够制造大曲率弯管，并且可以实现异型管材及型材等空心件等传统难加工零件的数控加工制造。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于极坐标系控制的三维自由弯曲成形系统，包括基座、极坐标系控制机构、仿形机构、弯形机构及辅助机构，其中，

所述极坐标系控制机构安装在所述基座上，通过产生径向进给运动和回转运动来实现极坐标系控制；

所述仿形机构安装在所述基座上、并且与所述极坐标系控制机构传动连接，所述仿形机构用于将所述极坐标系控制机构产生的径向进给运动和回转运动传递给所述弯形机构；

所述弯形机构安装在所述仿形机构上远离所述极坐标系控制机构的位置处，所述弯形机构通过所述仿形机构传递的运动完成构件的弯曲成形；

所述辅助机构安装在所述基座上、并且与所述弯形机构相对应，所述辅助机构用于驱动容置于所述弯形机构中待弯曲的构件进行沿轴向的进给运动。

所述仿形机构包括前支架、纵横导轨支架及后支架，其中后支架与所述基座连接，所述后支架上设有横向导轨，所述纵横导轨支架与所述横向导轨滑动连接，所述纵横导轨支架上设有纵向导轨，所述前支架与所述纵向导轨滑动连接；所述极坐标系控制机构与所述前支架转动连接。

所述仿形机构上远离所述极坐标系控制机构的一端设有弯形机构安装孔，所述弯形机构可转动地安装在所述弯形机构安装孔内。

所述极坐标系控制机构包括回转驱动机构和径向进给机构，其中回转驱动机构设置于所述基座上，所述径向进给机构设置于所述回转驱动机构上、并且与所述前支架转动连接。

所述回转驱动机构包括回转电机、回转支座及回转盘，其中回转支座容置于所述后支架的中心孔内、并且与所述基座连接，所述回转盘可转动地安装在所述回转支座上，所述回转电机安装在所述回转支座上、并且输出轴通过传动装置I与所述回转盘连接。

所述径向进给机构包括径向电机、丝母座、丝杠、径向滑动导轨、滑座及驱动杆，其中径向电机、丝杠及径向滑动导轨设置于所述回转盘上，所述径向电机与丝杠通过传动装置II连接，所述丝母座通过丝母与丝杠螺纹连接，所述滑座与所述丝母座连接、并且与所述径向滑动导轨滑动连接，所述驱动杆的一端与所述滑座连接，另一端与所述前支架转动连接。

所述驱动杆与所述弯形机构传动连接。

所述弯形机构包括导管座、导管、弯管模、弯管模座及回转支撑，其中回转支撑可转动地安装在所述前支架上，所述弯管模座嵌设于所述回转支撑内，所述弯管模设置于所述弯管模座内；所述导管座设置于所述后支架上，所述导管插设于所述导管座内、并且所述导管的轴线与所述回转支撑的轴线同轴。