[發明專利]一種基于極坐標系控制的三維自由彎曲成形系統

有效

• 申請號: 201710732714.5
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107350321B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 權伍湜;徐勇;張士宏;陳大勇;郭訓忠
• 申請（專利權）人: 沈陽市四達液壓機廠;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21D11/22
• 分類號: B21D11/22;B21D11/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

本發明屬于空體構件的彎曲成形技術領域，具體地說是一種基于極坐標系控制的三維自由彎曲成形系統。包括基座、極坐標系控制機構、仿形機構、彎形機構及輔助機構，其中極坐標系控制機構、仿形機構及輔助機構安裝在基座上，極坐標系控制機構通過產生徑向進給運動和回轉運動來實現極坐標系控制；仿形機構用于將極坐標系控制機構產生的徑向進給運動和回轉運動傳遞給彎形機構；彎形機構安裝在仿形機構上，且通過仿形機構傳遞的運動完成構件的彎曲成形；輔助機構與彎形機構相對應，用于驅動構件進行沿軸向的進給運動。本發明控制和操作簡單、準確和迅速，并且克服了工件已彎曲部分與模具發生干涉的問題，擴大了彎曲的加工適用范圍。

技術領域

本發明屬于空體構件的彎曲成形技術領域，具體地說是一種基于極坐標系控制的三維自由彎曲成形系統。

背景技術

現有技術中對管材和型材等空體構件進行彎曲成形加工，尤其是對于具有空間三維以及變曲率半徑的彎曲件成形仍然存在技術難點。分別通過對徑向位移、回轉機構的回轉方位和彎曲件進給量的調整，實現對彎管半徑、彎管方向和彎管角度三個自由彎曲變量的精確控制，以實現對三維管材的彎曲變形。早期數控無模彎管機多采用直角坐標系進行控制，像日本Nissin公司的數控無模彎管機在控制彎管方向時，因彎管驅動軸與彎管工藝參數無直接對應關系，需直角坐標兩個驅動軸聯動經數控系統的插補運算改變彎管方向，使得系統響應速度變慢及加工精度降低；如果要實現對系統運動準確、迅速的控制，必將使得數控系統復雜，對系統的控制及操作要求也必將較高。

日本Nissin公司發現直角坐標系驅動方式的缺點，后期的數控無模彎管機由直角坐標的驅動方式更改為采用極坐標驅動方式。采用極坐標控制是一種較好的解決方案，可以直接將數控無模彎管機驅動軸與工藝參數直接對應。但其結構是采用將全部驅動機構直接安裝在彎形模上的方式，即整個驅動裝置圍繞工件回轉，該驅動結構也存在明顯的缺點，由于驅動機構布置于工件周圍，并且輪廓尺寸較大，易與彎形后的工件發生干涉，使其使用工藝范圍變小。彎型機構部分集成了相關的運動控制結構，所以其幾何尺度比較大，限制了被加工工件即彎管的曲率范圍，難以實現大曲率彎管的受控高精度加工。因此迫切需要開發一種基于極坐標控制的，能夠實現空間任意方向，大曲率半徑管材及型材等空心件的無模彎曲方法和系統。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種基于極坐標系控制的三維自由彎曲成形系統，該系統和方法能夠制造大曲率彎管，并且可以實現異型管材及型材等空心件等傳統難加工零件的數控加工制造。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于極坐標系控制的三維自由彎曲成形系統，包括基座、極坐標系控制機構、仿形機構、彎形機構及輔助機構，其中，

所述極坐標系控制機構安裝在所述基座上，通過產生徑向進給運動和回轉運動來實現極坐標系控制；

所述仿形機構安裝在所述基座上、并且與所述極坐標系控制機構傳動連接，所述仿形機構用于將所述極坐標系控制機構產生的徑向進給運動和回轉運動傳遞給所述彎形機構；

所述彎形機構安裝在所述仿形機構上遠離所述極坐標系控制機構的位置處，所述彎形機構通過所述仿形機構傳遞的運動完成構件的彎曲成形；

所述輔助機構安裝在所述基座上、并且與所述彎形機構相對應，所述輔助機構用于驅動容置于所述彎形機構中待彎曲的構件進行沿軸向的進給運動。

所述仿形機構包括前支架、縱橫導軌支架及后支架，其中后支架與所述基座連接，所述后支架上設有橫向導軌，所述縱橫導軌支架與所述橫向導軌滑動連接，所述縱橫導軌支架上設有縱向導軌，所述前支架與所述縱向導軌滑動連接；所述極坐標系控制機構與所述前支架轉動連接。

所述仿形機構上遠離所述極坐標系控制機構的一端設有彎形機構安裝孔，所述彎形機構可轉動地安裝在所述彎形機構安裝孔內。