本發(fā)明屬于空體構(gòu)件的彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于極坐標(biāo)系控制的三維自由彎曲成形系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中對管材和型材等空體構(gòu)件進(jìn)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(shù)難點。分別通過對徑向位移、回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)方位和彎曲件進(jìn)給量的調(diào)整，實現(xiàn)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(xiàn)對三維管材的彎曲變形。早期數(shù)控?zé)o模彎管機多采用直角坐標(biāo)系進(jìn)行控制，像日本nissin公司的數(shù)控?zé)o模彎管機在控制彎管方向時，因彎管驅(qū)動軸與彎管工藝參數(shù)無直接對應(yīng)關(guān)系，需直角坐標(biāo)兩個驅(qū)動軸聯(lián)動經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)的插補運算改變彎管方向，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢及加工精度降低；如果要實現(xiàn)對系統(tǒng)運動準(zhǔn)確、迅速的控制，必將使得數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜，對系統(tǒng)的控制及操作要求也必將較高。

日本nissin公司發(fā)現(xiàn)直角坐標(biāo)系驅(qū)動方式的缺點，后期的數(shù)控?zé)o模彎管機由直角坐標(biāo)的驅(qū)動方式更改為采用極坐標(biāo)驅(qū)動方式。采用極坐標(biāo)控制是一種較好的解決方案，可以直接將數(shù)控?zé)o模彎管機驅(qū)動軸與工藝參數(shù)直接對應(yīng)。但其結(jié)構(gòu)是采用將全部驅(qū)動機構(gòu)直接安裝在彎形模上的方式，即整個驅(qū)動裝置圍繞工件回轉(zhuǎn)，該驅(qū)動結(jié)構(gòu)也存在明顯的缺點，由于驅(qū)動機構(gòu)布置于工件周圍，并且輪廓尺寸較大，易與彎形后的工件發(fā)生干涉，使其使用工藝范圍變小。彎型機構(gòu)部分集成了相關(guān)的運動控制結(jié)構(gòu)，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(xiàn)大曲率彎管的受控高精度加工。因此迫切需要開發(fā)一種基于極坐標(biāo)控制的，能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

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

所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)安裝在所述基座上，通過產(chǎn)生徑向進(jìn)給運動和回轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)極坐標(biāo)系控制；

所述仿形機構(gòu)安裝在所述基座上、并且與所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)傳動連接，所述仿形機構(gòu)用于將所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)產(chǎn)生的徑向進(jìn)給運動和回轉(zhuǎn)運動傳遞給所述彎形機構(gòu)；

所述彎形機構(gòu)安裝在所述仿形機構(gòu)上遠(yuǎn)離所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的位置處，所述彎形機構(gòu)通過所述仿形機構(gòu)傳遞的運動完成構(gòu)件的彎曲成形；

所述輔助機構(gòu)安裝在所述基座上、并且與所述彎形機構(gòu)相對應(yīng)，所述輔助機構(gòu)用于驅(qū)動容置于所述彎形機構(gòu)中待彎曲的構(gòu)件進(jìn)行沿軸向的進(jìn)給運動。

所述仿形機構(gòu)包括前支架、縱橫導(dǎo)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(shè)有橫向?qū)к墸隹v橫導(dǎo)軌支架與所述橫向?qū)к壔瑒舆B接，所述縱橫導(dǎo)軌支架上設(shè)有縱向?qū)к墸銮爸Ъ芘c所述縱向?qū)к壔瑒舆B接；所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)與所述前支架轉(zhuǎn)動連接。

所述仿形機構(gòu)上遠(yuǎn)離所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的一端設(shè)有彎形機構(gòu)安裝孔，所述彎形機構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述彎形機構(gòu)安裝孔內(nèi)。

所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和徑向進(jìn)給機構(gòu)，其中回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置于所述基座上，所述徑向進(jìn)給機構(gòu)設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)上、并且與所述前支架轉(zhuǎn)動連接。

所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)電機、回轉(zhuǎn)支座及回轉(zhuǎn)盤，其中回轉(zhuǎn)支座容置于所述后支架的中心孔內(nèi)、并且與所述基座連接，所述回轉(zhuǎn)盤可轉(zhuǎn)動地安裝在所述回轉(zhuǎn)支座上，所述回轉(zhuǎn)電機安裝在所述回轉(zhuǎn)支座上、并且輸出軸通過傳動裝置i與所述回轉(zhuǎn)盤連接。

所述徑向進(jìn)給機構(gòu)包括徑向電機、絲母座、絲杠、徑向滑動導(dǎo)軌、滑座及驅(qū)動桿，其中徑向電機、絲杠及徑向滑動導(dǎo)軌設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)盤上，所述徑向電機與絲杠通過傳動裝置ii連接，所述絲母座通過絲母與絲杠螺紋連接，所述滑座與所述絲母座連接、并且與所述徑向滑動導(dǎo)軌滑動連接，所述驅(qū)動桿的一端與所述滑座連接，另一端與所述前支架轉(zhuǎn)動連接。

所述驅(qū)動桿與所述彎形機構(gòu)傳動連接。

所述彎形機構(gòu)包括導(dǎo)管座、導(dǎo)管、彎管模、彎管模座及回轉(zhuǎn)支撐，其中回轉(zhuǎn)支撐可轉(zhuǎn)動地安裝在所述前支架上，所述彎管模座嵌設(shè)于所述回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)，所述彎管模設(shè)置于所述彎管模座內(nèi)；所述導(dǎo)管座設(shè)置于所述后支架上，所述導(dǎo)管插設(shè)于所述導(dǎo)管座內(nèi)、并且所述導(dǎo)管的軸線與所述回轉(zhuǎn)支撐的軸線同軸。

所述彎管模座的一相對兩側(cè)通過回轉(zhuǎn)支撐軸與所述回轉(zhuǎn)支撐轉(zhuǎn)動連接，所述回轉(zhuǎn)支撐軸的軸線與所述導(dǎo)管的軸線垂直，所述回轉(zhuǎn)支撐軸通過傳動裝置iii與所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)連接，所述傳動裝置iii與所述導(dǎo)管座轉(zhuǎn)動連接，所述彎管模座通過所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的驅(qū)動沿構(gòu)件的彎曲方向轉(zhuǎn)動。

所述傳動裝置iii包括同步帶輪i、同步帶輪ii、同步帶、齒輪及齒條，其中同步帶輪i設(shè)置于所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)上，所述同步帶輪ii可轉(zhuǎn)動地安裝在所述導(dǎo)管座上、并且與所述導(dǎo)管同軸，所述同步帶輪ii通過同步帶與所述同步帶輪i連接，所述同步帶輪ii的兩側(cè)分別設(shè)有兩個齒條，兩個所述回轉(zhuǎn)支撐軸上均設(shè)有齒輪，兩個齒輪分別與兩個齒條嚙合。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

1.本發(fā)明所涉及成形系統(tǒng)采用極坐標(biāo)編程控制的方式，無需直角坐標(biāo)下基于數(shù)控系統(tǒng)插補運算的兩個驅(qū)動軸聯(lián)動，而是將徑向進(jìn)給驅(qū)動裝置安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置上并共同組成極坐標(biāo)系控制機構(gòu)，利用兩個獨立的伺服電機驅(qū)動極坐標(biāo)系控制機構(gòu)輸出指定的極徑和極角，使得系統(tǒng)對彎形機構(gòu)的控制更加簡單、準(zhǔn)確和迅速；

2.本發(fā)明將極坐標(biāo)系控制機構(gòu)和彎形機構(gòu)分離，將動力源安裝在機箱中下部遠(yuǎn)離彎管頭部的位置處，采用仿形機構(gòu)將極坐標(biāo)控制機構(gòu)產(chǎn)生的極坐標(biāo)運動軌跡準(zhǔn)確高效地傳遞到彎形機構(gòu)，避免了傳統(tǒng)設(shè)備中極坐標(biāo)系控制機構(gòu)和彎形機構(gòu)集合與管材已彎曲部分的干涉，擴大了本發(fā)明系統(tǒng)的彎管曲率極限和工藝適用范圍；

3.本發(fā)明所涉及的仿形機構(gòu)主體為板狀結(jié)構(gòu)，沿著管材軸向(即仿形機構(gòu)厚度方向)尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單，采用縱橫導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)來傳遞徑向進(jìn)給運動和周向旋轉(zhuǎn)運動，運動的傳遞準(zhǔn)確、高效并且可靠，仿形機構(gòu)同時作為彎形機構(gòu)的支座，直接控制彎管模，使極坐標(biāo)系控制機構(gòu)安裝在遠(yuǎn)離頭部的位置成為可能。

4.本發(fā)明同樣可以實現(xiàn)徑向位移等于零的回轉(zhuǎn)運動，通過相應(yīng)伺服電機直接帶動極坐標(biāo)系控制機構(gòu)中的同步傳動裝置，將回轉(zhuǎn)運動不經(jīng)過仿形機構(gòu)直接傳遞到彎形機構(gòu)，補充了仿形機構(gòu)的傳動盲點，該運動僅帶動彎形模具回轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、負(fù)荷小，容易實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和徑向驅(qū)動機構(gòu)的軸測圖；

圖3為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和徑向驅(qū)動機構(gòu)的剖視圖；

圖4為本發(fā)明中仿形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中d-d剖視圖；

圖6為圖5中a處放大圖；

圖7為圖5中b處放大圖；

圖8為圖4中e-e剖視圖；

圖9為圖8中c處放大圖；

圖10為本發(fā)明中仿形機構(gòu)的軸測圖；

圖11為本發(fā)明中彎形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明中彎管模座的傳動示意圖；

圖13為本發(fā)明中彎形機構(gòu)的軸測圖。

圖14為本發(fā)明極坐標(biāo)系控制自由彎曲整體原理示意圖。

圖中：1為回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，101為回轉(zhuǎn)電機，102為回轉(zhuǎn)主動輪，103為回轉(zhuǎn)支座，104為回轉(zhuǎn)軸承，105為回轉(zhuǎn)盤，106為回轉(zhuǎn)從動輪，107為連接法蘭a，2為徑向進(jìn)給機構(gòu)，201為徑向電機，202為絲母座，203為絲杠，204為徑向電機座，205為徑向從動輪，206為徑向滑動導(dǎo)軌，207為滑座，208為驅(qū)動桿，209為軸承蓋，210為軸承座，211為同步帶輪i，212為連接法蘭b，213為徑向進(jìn)給座，3為仿形機構(gòu)，301為前支架，302為縱橫導(dǎo)軌支架，303為后支架，304為橫向?qū)к墸?05為彎形機構(gòu)安裝孔，306為縱向?qū)к墸?為彎形機構(gòu)，401為前法蘭，402為后法蘭，403為同步帶輪ii，404為同步帶輪底座，405為導(dǎo)管座，406為壓蓋，407為導(dǎo)管，408為齒輪，409為齒條，410為彎管模，411為連接法蘭c，412為彎管模座，413為回轉(zhuǎn)支撐，414為導(dǎo)管回轉(zhuǎn)支撐軸承，415為端面軸承，416為回轉(zhuǎn)支撐軸，5為構(gòu)件。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于極坐標(biāo)系控制的三維自由彎曲成形系統(tǒng)，包括基座、極坐標(biāo)系控制機構(gòu)、仿形機構(gòu)3、彎形機構(gòu)4及輔助機構(gòu)，其中極坐標(biāo)系控制機構(gòu)、仿形機構(gòu)3及輔助機構(gòu)安裝在基座上，仿形機構(gòu)3與所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)傳動連接，彎形機構(gòu)4安裝在仿形機構(gòu)3上遠(yuǎn)離所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的位置處，所述輔助機構(gòu)與彎形機構(gòu)4相對應(yīng)。所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)通過產(chǎn)生徑向進(jìn)給運動和回轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)極坐標(biāo)系控制；仿形機構(gòu)3用于將所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)產(chǎn)生的徑向進(jìn)給運動和回轉(zhuǎn)運動傳遞給彎形機構(gòu)4；彎形機構(gòu)4通過仿形機構(gòu)3傳遞的運動完成構(gòu)件5的彎曲成形；所述輔助機構(gòu)用于驅(qū)動容置于彎形機構(gòu)4中待彎曲的構(gòu)件5進(jìn)行沿軸向進(jìn)給運動。

所述輔助機構(gòu)主要由輔助電機和引導(dǎo)支撐模等組成，主要用來對工件施加軸向進(jìn)給運動，并在彎管成形過程中對后側(cè)未成形管坯提供有效地支撐和限制。

如圖4-10所示，仿形機構(gòu)3包括前支架301、縱橫導(dǎo)軌支架302及后支架303，其中后支架303與基座連接，后支架303上設(shè)有橫向?qū)к?04，縱橫導(dǎo)軌支架302與橫向?qū)к?04滑動連接，縱橫導(dǎo)軌支架302上設(shè)有縱向?qū)к?06，前支架301與縱向?qū)к?06滑動連接；所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)與前支架301轉(zhuǎn)動連接。

進(jìn)一步地，橫向?qū)к?04和縱向?qū)к?06均為交叉滾子導(dǎo)軌。

仿形機構(gòu)3上遠(yuǎn)離極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的一端設(shè)有彎形機構(gòu)安裝孔305，彎形機構(gòu)4可轉(zhuǎn)動地安裝在彎曲機構(gòu)安裝孔305內(nèi)。

所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1和徑向進(jìn)給機構(gòu)2，其中回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1設(shè)置于基座上，徑向進(jìn)給機構(gòu)2設(shè)置于回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1上、并且與前支架301轉(zhuǎn)動連接。

仿形機構(gòu)3的后支架303相對于系統(tǒng)固定不動，前支架301相對于后支架303進(jìn)行橫向和縱向的運動，通過縱橫導(dǎo)軌傳遞運動準(zhǔn)確、可靠。前支架301不僅受驅(qū)動桿208的徑向位移的影響，而且受其回轉(zhuǎn)運動的影響，將極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的徑向運動和回轉(zhuǎn)運動自動分解為前支架301沿水平和豎直方向的平動。前支架301將極坐標(biāo)系控制機構(gòu)中伺服電機的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為仿形機構(gòu)3的平動特性，再將此種運動特性傳遞給彎形機構(gòu)4。

如圖2-3所示，回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1包括回轉(zhuǎn)電機101、回轉(zhuǎn)支座103及回轉(zhuǎn)盤105，其中回轉(zhuǎn)支座103容置于后支架303的中心孔內(nèi)、并且與基座連接，回轉(zhuǎn)電機101與回轉(zhuǎn)支座103連接，回轉(zhuǎn)盤105通過回轉(zhuǎn)軸承104可轉(zhuǎn)動地安裝在回轉(zhuǎn)支座103上、并且通過傳動裝置i與回轉(zhuǎn)電機101的輸出軸連接。

所述傳動裝置i包括回轉(zhuǎn)主動輪102和回轉(zhuǎn)從動輪106，其中回轉(zhuǎn)主動輪102設(shè)置于回轉(zhuǎn)電機101的輸出軸上，回轉(zhuǎn)從動輪106為空心結(jié)構(gòu)、并且套設(shè)于回轉(zhuǎn)盤105上，回轉(zhuǎn)主動輪102和回轉(zhuǎn)從動輪106通過同步帶傳動連接。

徑向進(jìn)給機構(gòu)2包括徑向電機201、絲母座202、絲杠203、徑向滑動導(dǎo)軌205、滑座207及驅(qū)動桿208，其中徑向電機201、絲杠203及徑向滑動導(dǎo)軌206設(shè)置于回轉(zhuǎn)盤105上，徑向電機201的輸出軸與絲杠203平行、并且與回轉(zhuǎn)電機101的輸出軸垂直。徑向電機201的輸出軸與絲杠203通過傳動裝置ii連接，絲母座202通過絲母與絲杠203螺紋連接，滑座207與絲母座202連接、并且與徑向滑動導(dǎo)軌206滑動連接，驅(qū)動桿208的一端與滑座207連接，另一端與前支架301通過軸承轉(zhuǎn)動連接。

進(jìn)一步地，驅(qū)動桿208與彎形機構(gòu)4傳動連接。

所述傳動裝置ii包括徑向從動輪205、徑向主動輪及徑向同步帶，徑向從動輪205設(shè)置于絲杠203的端部，所述徑向主動輪設(shè)置于徑向電機201的輸出軸上、并且通過徑向同步帶與徑向從動輪205傳動連接。

進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)盤105為空心結(jié)構(gòu)，絲杠203、徑向滑動導(dǎo)軌206及滑座207容置于回轉(zhuǎn)盤105的空心腔體內(nèi)，絲杠203兩端的軸承通過連接法蘭b212定位，連接法蘭b212與回轉(zhuǎn)盤105連接。

如圖11-13所示，彎形機構(gòu)4包括導(dǎo)管座405、導(dǎo)管407、彎管模410、彎管模座412及回轉(zhuǎn)支撐413，其中回轉(zhuǎn)支撐413通過端面軸承415可轉(zhuǎn)動地安裝在前支架301的彎曲機構(gòu)安裝孔305內(nèi)，彎管模座412嵌設(shè)于回轉(zhuǎn)支撐413內(nèi)，彎管模座412與回轉(zhuǎn)支撐413的球面有空隙不接觸，彎管模410設(shè)置于彎管模座412內(nèi)。導(dǎo)管座405設(shè)置于后支架303上，導(dǎo)管407插設(shè)于導(dǎo)管座405內(nèi)、并且導(dǎo)管407的軸線與述回轉(zhuǎn)支撐413的軸線同軸。

進(jìn)一步地，彎管模座412的一相對兩側(cè)通過回轉(zhuǎn)支撐軸416與回轉(zhuǎn)支撐413轉(zhuǎn)動連接，回轉(zhuǎn)支撐軸416的軸線與導(dǎo)管407的軸線垂直，回轉(zhuǎn)支撐軸416通過傳動裝置iii與所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的驅(qū)動桿208連接，所述傳動裝置iii與導(dǎo)管座405轉(zhuǎn)動連接，彎管模座412通過所述極坐標(biāo)系控制機構(gòu)的驅(qū)動沿構(gòu)件5的彎曲方向轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，端面軸承415的前后側(cè)分別通過前法蘭401和后法蘭402定位，前法蘭401和后法蘭402與前支架301連接。彎管模410通過設(shè)置于彎管模座412端部的連接法蘭c411定位，連接法蘭c411與彎管模座412連接。導(dǎo)管407通過設(shè)置于導(dǎo)管座405端部的壓蓋405定位，壓蓋405與導(dǎo)管座405連接。

所述傳動裝置iii包括同步帶輪i211、同步帶輪ii403、同步帶、齒輪408及齒條409，其中同步帶輪i211設(shè)置于驅(qū)動桿208上，同步帶輪ii403安裝在同步帶輪底座404上，同步帶輪底座404通過導(dǎo)管回轉(zhuǎn)支撐軸承414可轉(zhuǎn)動地安裝在導(dǎo)管座405上，同步帶輪ii403與導(dǎo)管407同軸，同步帶輪ii403通過同步帶與同步帶輪i211連接。同步帶輪ii403的兩側(cè)分別設(shè)有兩個齒條409，兩個回轉(zhuǎn)支撐軸415上均設(shè)有齒輪408，兩個齒輪408分別與兩個齒條409嚙合。

因仿形機構(gòu)3不能傳遞徑向位移等于零的回轉(zhuǎn)運動，所以所述傳動裝置iii在成形過程中由回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1直接帶動同步帶輪i211，再經(jīng)過同步帶驅(qū)動安裝在彎形模上的同步帶輪ii403，將回轉(zhuǎn)運動不經(jīng)仿形機構(gòu)3而直接傳遞到彎形機構(gòu)4上，補充仿形機構(gòu)3的傳動盲點。彎形機構(gòu)4的彎管模410不僅能夠受仿形機構(gòu)3作用在徑向上的運動，還能夠在齒輪齒條作用下沿管材彎曲方向上做徑向位移等于零的回轉(zhuǎn)運動，這樣就增加了管材彎曲的范圍。

彎形機構(gòu)4對管材進(jìn)行彎曲成形制造，其控制彎管半徑和彎管方向兩個變量實現(xiàn)彎管操作；其中，彎管半徑對應(yīng)徑向位移，徑向位移是徑向進(jìn)給機構(gòu)2通過驅(qū)動桿208帶動仿形機構(gòu)3的前支架301做徑向運動，前支架301將徑向運動傳遞到彎形機構(gòu)4上，從而控制管件的彎管半徑；彎管方向?qū)?yīng)回轉(zhuǎn)方向，回轉(zhuǎn)方向是回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1通過同步帶輪i211帶動同步帶輪ii403進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動，同步帶輪ii403將回轉(zhuǎn)運動通過齒輪齒條嚙合傳遞到彎形機構(gòu)4上，從而主動控制彎管變形。

本發(fā)明的工作原理是：

如圖14所示，本發(fā)明采用極坐標(biāo)控制對管材進(jìn)行彎曲，所述輔助機構(gòu)給予待彎曲的構(gòu)件5施加軸向(-z軸方向)的進(jìn)給運動，軸向進(jìn)給距離為i，徑向進(jìn)給機構(gòu)2沿徑向進(jìn)給距離為ρ，仿形機構(gòu)3將徑向進(jìn)給運動ρ傳遞給彎形機構(gòu)4，回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)1帶動彎形機構(gòu)4進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)角θ；i、ρ、θ三個參數(shù)確定了彎形件的自由彎曲成形，從而實現(xiàn)對構(gòu)件5的極坐標(biāo)系控制；將極坐標(biāo)系控制機構(gòu)安裝在遠(yuǎn)離構(gòu)件5的位置上，用仿形機構(gòu)3將極坐標(biāo)系控制傳遞到構(gòu)件5上，擴大了彎形件的工藝參數(shù)范圍，同時給彎曲件成形留有更大的空間，防止彎曲件已彎曲部分與極坐標(biāo)系控制機構(gòu)發(fā)生干涉。

徑向運動

徑向驅(qū)動電機201通過徑向傳動皮帶帶動與其連接的徑向從動輪205進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動，由于絲杠203(滾珠絲杠)兩側(cè)安裝在軸承內(nèi)，兩側(cè)軸承由連接法蘭b212進(jìn)行定位，所以絲杠203軸向被約束不能進(jìn)行徑向上的運動，只能相對于與其配合的絲母座202沿徑向上進(jìn)行運動；這樣就將徑向從動輪205的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為徑向進(jìn)給機構(gòu)2的徑向運動，回轉(zhuǎn)盤105將驅(qū)動桿208和絲母座202固定為一體，因此驅(qū)動桿208隨絲母座202一起進(jìn)行徑向運動，驅(qū)動桿208通過軸承和仿形機構(gòu)3的前支架301進(jìn)行連接。這樣就將徑向運動傳遞到仿形機構(gòu)3的前支架301上。由于彎形機構(gòu)4安裝在仿形機構(gòu)3上，所以彎形機構(gòu)4也就能夠進(jìn)行徑向運動。徑向運動控制構(gòu)件5的彎曲半徑，管材及型材等空體構(gòu)件5的彎曲角度由輔助機構(gòu)的沿軸向輸送距離來決定。

徑向位移為零的回轉(zhuǎn)運動

初始時，回轉(zhuǎn)電機101轉(zhuǎn)動，通過同步帶帶動與其連接的回轉(zhuǎn)從動輪106旋轉(zhuǎn)，因回轉(zhuǎn)從動輪106與回轉(zhuǎn)盤105、連接法蘭a107、同步帶輪i211固定在一起，回轉(zhuǎn)盤105通過回轉(zhuǎn)軸承104與回轉(zhuǎn)支座103進(jìn)行連接，能夠相對回轉(zhuǎn)支座103進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動。因此，回轉(zhuǎn)電機101的回轉(zhuǎn)運動就被同步傳遞到同步帶輪i211上，同步帶輪i211又通過同步帶與彎形機構(gòu)4上的同步帶輪ii403相連接，同步帶輪ii403通過導(dǎo)管回轉(zhuǎn)支撐軸承414安裝在導(dǎo)管座405上，能夠沿導(dǎo)管407進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動。同步帶輪ii403又與彎形機構(gòu)4的彎形部分相互作用，彎形部分包括彎管模410、連接法蘭c411及彎管模座412。連接法蘭c411將彎管模410和彎管模座412固定為一體，彎管模座412外側(cè)有回轉(zhuǎn)支撐軸416，回轉(zhuǎn)支撐軸416安裝在回轉(zhuǎn)支撐413上，且能夠沿管材彎曲方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)支撐軸416上有齒輪408，齒輪408與齒條409進(jìn)行嚙合，齒條409帶動齒輪408轉(zhuǎn)動進(jìn)行動作，完成徑向位移為零的面內(nèi)回轉(zhuǎn)運動。

綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)管材及型材等空體構(gòu)件的三維任意變曲率彎曲成形，分別通過對徑向位移、回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)方位和工件進(jìn)給量的控制和調(diào)整，實現(xiàn)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。本發(fā)明將徑向驅(qū)動機構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)上，實現(xiàn)極坐標(biāo)的驅(qū)動方式，同時將極坐標(biāo)系控制機構(gòu)布置在遠(yuǎn)離工件的位置，用仿形機構(gòu)將極坐標(biāo)運動軌跡準(zhǔn)確的傳遞到彎形機構(gòu)上。仿形機構(gòu)同時帶動彎形機構(gòu)中的彎形模座，保證成形過程中彎形模的穩(wěn)定和靜止，防止變形件表面起皺、曲率精度差等缺陷發(fā)生，從而實現(xiàn)對初始坯料自由彎曲成形的極坐標(biāo)系控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的控制和操作更加的簡單、準(zhǔn)確和迅速，實現(xiàn)驅(qū)動軸與工藝參數(shù)直接對應(yīng)，并且克服了工件已彎曲部分與模具發(fā)生干涉的問題，擴大了彎曲的加工適用范圍。本發(fā)明填補了管材等空體構(gòu)件成形領(lǐng)域的技術(shù)空白，具有可預(yù)期的巨大經(jīng)濟價值和社會價值。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)、擴展等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。