CN107322172B - 一种激光切割异形中厚管材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光切割异形中厚管材的方法，涉及激光切割领域，包括将脉冲调整模块与激光器相连接，通过在显示器端进行操作来设置脉冲调整模块的数据并发送相应指令至激光器，切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X、Y坐标轴进行编程，确定切割轨迹；在数模的另一端顶部任意选择第四坐标孔和第五坐标孔，建立辅助坐标，在该辅助坐标中，以第三坐标孔的圆心作为Y方向的方向点；切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X'、Y坐标轴进行编程，确定辅助切割轨迹，将辅助切割轨迹与切割轨迹进行比对，当出现差异时，以辅助切割轨迹为准进行切割。本发明能够提高切割速率，降低切割成本和技术依耐性。

Description

一种激光切割异形中厚管材的方法
技术领域
本发明涉及激光切割领域，具体涉及一种激光切割异形中厚管材的方法。
背景技术
随着激光切割技术的逐步发展，传统的人工控制切割位点已无法满足需求，目前新兴的机器人智能制造技术逐步与激光切割相结合，用于精确切割管材和板材，但是，当板材的厚度较厚，且不是规则形状的时候，使用发那科机器人手动示教编程激光连续切割的方式切割时，切割轨迹精度难保证，会造成切割断面效果较差，切割精度较低，难以大多工艺的要求；同时，由于管材的制造工艺较特殊，管材的长度越长其弯度越大，进而导致成型的精度越差，难以制成精确的管材成品。
目前切割较厚的管材时，采用线切割方式可以达到切割的工艺要求，但是切割速度较慢，加工成本较高；而采用发那科机器人与切割装置相配合会造成成本较高，实现难度较高，且容易导致技术依耐性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种激光切割异形中厚管材的方法，能够提高切割速率，降低切割成本和技术依耐性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种激光切割异形中厚管材的方法，
S1、将脉冲调整模块与激光器相连接，通过在显示器端进行操作来设置脉冲调整模块的数据并发送相应指令至激光器；
S2、根据产品的三维数模，在数模上选取三个特征点建立三维坐标系，在靠近管材一端的顶部区域编辑第一坐标孔，以第一坐标孔的圆心作为原点的方向点；在特征点编辑第二坐标孔，以第二坐标孔的圆心作为X方向的方向点，X坐标的坐标轴方向与第二坐标孔垂直；在与第一坐标孔相对的区域编辑第三坐标孔，以第三坐标孔的圆心作为Y方向的方向点，Y坐标的坐标轴方向与第三坐标孔垂直；
S3、切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X、Y坐标轴进行编程，确定切割轨迹；
S4、在数模的另一端顶部任意选择第四坐标孔，将第四坐标孔的圆心作为辅助编程坐标点，其中，第四坐标孔的位置与第一坐标孔相平行，第四坐标孔的圆心在实际切割时，可以通过在产品端头编程时进行打标切割确定；在与第四坐标孔位置垂直的侧边选择第五坐标孔，以第五坐标孔的圆心作为X'方向的方向点，X'坐标的坐标方向与第五坐标孔相垂直，此时，理论X'坐标的坐标方向与X坐标的坐标方向相一致，在该辅助坐标中，以第三坐标孔的圆心作为Y方向的方向点；
S5、切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X'、Y坐标轴进行编程，确定辅助切割轨迹，将辅助切割轨迹与切割轨迹进行比对，当出现差异时，以辅助切割轨迹为准进行切割。
在上述技术方案的基础上，所述步骤S2中的特征点为数模上的凹陷处等非正常的区域。
在上述技术方案的基础上，切割方法使用的设备包括机器人，机器人上设置有机构头和用于夹持待切割管材的夹持装置，且该机器人设置有切割轨迹控制模块和脉冲调整模块，
在上述技术方案的基础上，所述切割轨迹控制模块采用ROBOTMASTER离线编程软件实现，用于控制激光头的切割轨迹；所述脉冲调整模块通过科创思200系列PLC实现，用于控制激光头的激光脉冲周期和激光脉宽。
在上述技术方案的基础上，所述切割轨迹控制模块和脉冲调整模块可以直接通过显示装置进行设置后输入机器人和激光头中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的一种激光切割异形中厚管材的方法，本发明仅仅采用步骤S2确定切割轨迹时，由于管材制造成型的特殊性，比如受到热等制造工艺的影响，实际产品与数模会存在一定差异，特别是管材的两端差异较大，仅仅通过一端的坐标确定的切割轨迹容易常识较大的误差，本发明通过在管材的另一端设置多个坐标孔，与用于确定切割轨迹的坐标孔相结合，确定辅助坐标系，能够将两端的轨迹都纳入确定坐标的考虑范围，使得切割轨迹更加精确，也提高了切割效率，采用常规的手动示教编程激光连续切割时，切割线速度为0.5米每分钟，本申请的切割速度可以达到1米每分钟。
(2)本发明的一种激光切割异形中厚管材的方法，通过脉冲调整模块对激光的宽度和功率进行调整，够达到切割断面平整光滑无挂渣的工艺要求，不需要二次加工，有效降低了切割成本，提高了切割效率。
附图说明
图1为本发明实施例中设置坐标系的结构示意图。
图中：1-第一坐标孔，2-第二坐标孔，3-第三坐标孔，4-第四坐标孔，5-第五坐标孔。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种激光切割异形中厚管材的方法，该方法中使用的设备包括机器人，机器人上设置有机构头和用于夹持待切割管材的夹持装置，且该机器人设置有切割轨迹控制模块和脉冲调整模块，其中，切割轨迹控制模块采用ROBOTMASTER(机器人离线编程软件)离线编程软件实现，用于控制激光头的切割轨迹；脉冲调整模块通过科创思200系列PLC实现，用于控制激光头的激光脉冲周期和激光脉宽，其中，切割轨迹控制模块和脉冲调整模块可以直接通过显示装置进行设置后输入机器人和激光头中。
切割方法包括以下步骤：
S1、将脉冲调整模块与激光器相连接，通过在显示器端进行操作来设置脉冲调整模块的数据并发送相应指令至激光器。
S2、参见图1所示，根据产品的三维数模，在数模上选取三个特征点建立三维坐标系，特征点可以为数模上凹陷处等非正常的区域，本实施例中，选择靠近管材一端的顶部区域编辑第一坐标孔(1)，以第一坐标孔(1)的圆心作为原点的方向点；在管材凹陷区域编辑第二坐标孔(2)，以第二坐标孔(2)的圆心作为X方向的方向点，X坐标的坐标轴方向与第二坐标孔(2)垂直；在与第一坐标孔(1)相对的区域编辑第三坐标孔(3)，以第三坐标孔(3)的圆心作为Y方向的方向点，Y坐标的坐标轴方向与第三坐标孔(3)垂直。
S3、切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X、Y坐标轴进行编程，确定切割轨迹。
S4、在数模的另一端顶部任意选择第四坐标孔(4)，将第四坐标孔(4)的圆心作为辅助编程坐标点，其中，第四坐标孔(4)的位置与第一坐标孔(1)相平行，第四坐标孔(4)的圆心在实际切割时，可以通过在产品端头编程时进行打标切割确定；在与第四坐标孔(4)位置垂直的侧边选择第五坐标孔(5)，以第五坐标孔(5)的圆心作为X'方向的方向点，X'坐标的坐标方向与第五坐标孔(5)相垂直，此时，理论X'坐标的坐标方向与X坐标的坐标方向相一致，在该辅助坐标中，以第三坐标孔(3)的圆心作为Y方向的方向点。
S5、切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X'、Y坐标轴进行编程，确定辅助切割轨迹，将辅助切割轨迹与切割轨迹进行比对，当出现差异时，以辅助切割轨迹为准进行切割。
由于仅仅采用步骤S2确定切割轨迹时，由于管材制造成型的特殊性，比如受到热等制造工艺的影响，实际产品与数模会存在一定差异，特别是管材的两端差异较大，仅仅通过一端的坐标确定的切割轨迹容易常识较大的误差，本发明通过在管材的另一端设置多个坐标孔，与用于确定切割轨迹的坐标孔相结合，确定辅助坐标系，能够将两端的轨迹都纳入确定坐标的考虑范围，使得切割轨迹更加精确，也提高了切割效率，采用常规的手动示教编程激光连续切割时，切割线速度为0.5米每分钟，本申请的切割速度可以达到1米每分钟。
同时，通过脉冲调整模块对激光的宽度和功率进行调整，够达到切割断面平整光滑无挂渣的工艺要求，不需要二次加工，有效降低了切割成本，提高了切割效率。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种激光切割异形中厚管材的方法，其特征在于：
S1、将脉冲调整模块与激光器相连接，通过在显示器端进行操作来设置脉冲调整模块的数据并发送相应指令至激光器；
S2、根据产品的三维数模，在数模上选取三个特征点建立三维坐标系，在靠近管材一端的顶部区域编辑第一坐标孔(1)，以第一坐标孔(1)的圆心作为原点的方向点；在特征点编辑第二坐标孔(2)，以第二坐标孔(2)的圆心作为X方向的方向点，X坐标的坐标轴方向与第二坐标孔(2)垂直；在与第一坐标孔(1)相对的区域编辑第三坐标孔(3)，以第三坐标孔(3)的圆心作为Y方向的方向点，Y坐标的坐标轴方向与第三坐标孔(3)垂直；
S3、切割轨迹控制模块根据上述步骤中形成的X、Y坐标轴进行编程，确定切割轨迹；
S4、在数模的另一端顶部任意选择第四坐标孔(4)，将第四坐标孔(4)的圆心作为辅助编程坐标点，其中，第四坐标孔(4)的位置与第一坐标孔(1)相平行，第四坐标孔(4)的圆心在实际切割时，可以通过在产品端头编程时进行打标切割确定；在与第四坐标孔(4)位置垂直的侧边选择第五坐标孔(5)，以第五坐标孔(5)的圆心作为X'方向的方向点，X'坐标的坐标方向与第五坐标孔(5)相垂直，此时，理论X'坐标的坐标方向与X坐标的坐标方向相一致，在该辅助坐标中，以第三坐标孔(3)的圆心作为Y方向的方向点；
S5、切割轨迹控制模块根据步骤S4中形成的X'、Y坐标轴进行编程，确定辅助切割轨迹，将辅助切割轨迹与切割轨迹进行比对，当出现差异时，以辅助切割轨迹为准进行切割。
2.如权利要求1所述的一种激光切割异形中厚管材的方法，其特征在于：所述步骤S2中的特征点为数模上的凹陷区域。
3.如权利要求1所述的一种激光切割异形中厚管材的方法，其特征在于：切割方法使用的设备包括机器人，机器人上设置有机构头和用于夹持待切割管材的夹持装置，且该机器人设置有切割轨迹控制模块和脉冲调整模块。
4.如权利要求1所述的一种激光切割异形中厚管材的方法，其特征在于：所述切割轨迹控制模块采用ROBOTMASTER离线编程软件实现，用于控制激光头的切割轨迹；所述脉冲调整模块通过科创思200系列PLC实现，用于控制激光头的激光脉冲周期和激光脉宽。
5.如权利要求3所述的一种激光切割异形中厚管材的方法，其特征在于：所述切割轨迹控制模块和脉冲调整模块可以直接通过显示装置进行设置后输入机器人和激光头中。
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