CN110732788A - 一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置 - Google Patents

一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置 Download PDF

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杨盛林
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Abstract

本发明涉及一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置，包括以下步骤：将若干半径相同的圆形件沿卷料的长度方向排列；根据圆形件的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径。通过用卷料代替单张板，能有效避免出现空缺，提高卷料的利用率。根据背景技术的描述可知，由于相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，因此比现有的圆心距离缩短了一个切割余量H，使得相邻两个圆形件靠的更近，减小废料类似三角形的面积，从而大大提高了卷料加工圆形件的利用率。

Description

一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置
技术领域
本发明涉及激光切割加工领域，特别是一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置。
背景技术
据统计圆形毛坯件占最终产品成本的60％左右，一般采用冲、剪、切的加工方式落料，来获得圆形毛坯，广泛的应用于机械制造行业。绝大多数的生产制造企业，在圆形毛坯生产过程中，一般采用单张板排样，且排样没有一定的原则，很大程度上凭经验，导致材料利用率底，浪费国家与企业资源。随着人们对资源与能源浪费的重视程度越来越高，最小化浪费成为了企业追求的目标。
如图1所示，现有的工厂在进行圆片落料时，均是采用单张板1进行加工通过圆片2在矩形条料中排样。由图可知，相邻两个单张板1之间会出现空缺3和废料类似三角形4，这样导致没有充分利用板材，利用率不高。所以，亟待提高激光加工圆片材料的利用率，最大程度的提高用激光进行圆片落料的材料利用率，以及减少人工操作步骤提高自动化程度。
如图2所示，从理论上来讲，两个圆片相切排列是利用率最高的(图2中a)。如图2中b，在实际加工过程中，不管是采用冲床加工还是激光加工，由于加工工艺的要求，在加工圆片时，不可以采用上述相邻圆片之间相切排样方法，必须留有一定的切割余量H，一般是3mm左右，才能减少报废率。这样排列时，相邻两个圆片圆心的距离D＝2R+2H,其中R为圆片的半径，这样就会导致废料类似三角形4的面积变大，从而降低板材的利用率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置，解决现有加工圆片材料利用率低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种提高激光加工圆形件利用率的方法，包括以下步骤：
将若干半径相同的圆形件沿卷料的长度方向排列；
根据圆形件的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径。
进一步地，所述将若干半径相同的圆形件沿卷料的长度方向排列，具体包括：根据排样参数，使卷料的利用率最大。
进一步地，所述排样参数包括圆形件的半径R、切割余量H、卷料的宽度、纵向顶边余量以及纵向底边余量，确定出卷料纵向圆形件的最大排列个数N。
进一步地，所述卷料纵向圆形件的最大排列个数N，
Figure BDA0002294232070000021
其中，w为卷料的宽度，y1为纵向顶边余量，y2为纵向底边余量,R为圆形件的半径，H为切割余量。
进一步地，所述切割余量H为2mm至5mm。
进一步地，所述切割余量H为3mm。
本发明还提供一种提高激光加工圆形件利用率的装置，包括：
输入模块，用于输入排样参数和工艺参数；其中，排样参数包括圆形件的半径R和切割余量H；
排样模块，用于根据排样参数将若干半径相同的圆形将沿卷料的长度方向排列，并根据圆形件的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径；
一键生成模块，用于将排样模块的数据生成用于加工的NC程序。
进一步地，所述排样参数还包括卷料的宽度、纵向顶边余量以及纵向底边余量。
进一步地，所述工艺参数包括顶边废料切断线切出卷料的长度、底边废料切断线切出带卷的长度、废料切断线在圆上的引出位置、激光的光斑补偿以及激光切割的加工速度。
相对于现有技术，本发明提供的一种提高激光加工圆形件利用率的方法及装置，具有以下有益效果：1、将圆形沿卷料的长度方向排列，通过用卷料代替单张板，能有效避免出现空缺，提高卷料的利用率。2、根据背景技术的描述可知，由于相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，因此比现有的圆心距离缩短了一个切割余量H，使得相邻两个圆形件靠的更近，减小废料类似三角形的面积，从而大大提高了卷料加工圆形件的利用率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术提供的多个单张板并列排样的示意图；
图2是现有技术提供的相邻两个圆片之间的距离示意图；
图3是本发明提供的在卷料上加工圆形件的排样示意图；
图4是图3中相邻相邻两个圆形件的距离示意图；
图5是用于计算卷料纵向圆形件最大数量的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图3和4所示，一种提高激光加工圆形件利用率的方法，包括以下步骤：
将若干半径相同的圆形件10沿卷料20的长度方向排列；
根据圆形件10的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件10的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径。
参考图1和2，本发明具有以下有益效果：将圆形件10沿卷料20的长度方向排列，通过用卷料20代替单张板1，能有效避免出现空缺3，提高卷料20的利用率。根据背景技术的描述可知，由于相邻两个圆形件10的圆心距离D＝2R+H，因此比现有的圆心距离缩短了一个切割余量H，使得相邻两个圆形件10靠的更近，减小废料类似三角形4的面积，从而大大提高了卷料20加工圆形件10的利用率。
在实际加工过程中，不管是采用冲床加工还是激光加工，由于加工工艺的要求，在加工圆片时，必须留有一定的切割余量H，一般是2mm至5mm，才能减少报废率。切割余量H可以优选为3mm，具体的该余量应该大于激光光斑的直径，理想一点可以等于激光光斑的直径，即激光刚好可以将全部余量切割掉。
进一步地，将若干半径相同的圆形件沿卷料20的长度方向排列，具体包括：根据排样参数，使卷料20的利用率最大。即在卷料20尽可能的多排列一些圆形件10。
在本实施例中，排样参数包括圆形件10的半径R、切割余量H、卷料20的宽度、纵向顶边余量以及纵向底边余量，确定出卷料20纵向圆形件10的最大排列个数N。
如图5所示，卷料20纵向圆形件10的最大排列个数N，
Figure BDA0002294232070000051
其中，w为卷料20的宽度，y1为纵向顶边余量，y2为纵向底边余量,R为圆形件10的半径，H为切割余量。
在实际生产加工中，用激光加工圆形件10时，其具体流程一般为：用绘图软件绘制一个圆，将其导入到套料软件中，设置相应的排样参数与激光加工工艺参数，进行排样，最后得到所需要加工的NC程序，导入到机床中加工，此流程较为复杂。
本发明还提供一种提高激光加工圆形件利用率的装置，包括：
输入模块，用于输入排样参数和工艺参数；其中，排样参数包括圆形件10的半径R和切割余量H；
排样模块，用于根据排样参数将若干半径相同的圆形将沿卷料20的长度方向排列，并根据圆形件10的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件10的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径；
一键生成模块，用于将排样模块的数据生成用于加工的NC程序。
本装置的操作流程为：输入排样参数与工艺参数，进行排样，得到NC程序。本装置可实现参数化排样，一键式生产NC程序，不需要在绘制圆形，减少了人工操作的步骤，提高自动化程度，快速、简单的实现了套料过程。
具体地，排样参数还包括卷料20的宽度、纵向顶边余量、纵向底边余量、每个加工周期间圆片之间横向的间隔、设置机床有效的加工范围、带卷上宽方向圆的排列个数、排样周期个数以及排样周期总数。工艺参数包括顶边废料切断线切出卷料20的长度、底边废料切断线切出带卷的长度、废料切断线在圆上的引出位置、激光的光斑补偿以及激光切割的加工速度。
本发明主要是通过减小相邻两个圆形件10的距离，即减小废料类似三角形4的面积来实现提高卷料的利用率，这可以说是微观上的改进。对应的，还可以进行宏观上的改进，即如何在卷料上排列最多的圆形件10，此处可以参考现有技术。该现有技术详细的阐述了怎么样从宏观上对圆形件10进行排样，即设定一个排样周期，然后在卷料上重复该排样周期进行加工，达到提高利用率目的。
具体的，在进行周期排样的过程中，为了不损失圆形件10的有效面积，用激光加工相邻圆之间咬合的圆形件10时，需要扩大圆形件10的直径编程。比如，所需要加工的圆形件10直径为435mm，切割余量H＝2mm，得到的图4的实线圆，需要保证实线圆的直径为435mm，此时输入的要加工圆形件的直径＝435+2*H＝439mm，获得虚线圆，相当于虚线圆与实线圆之间间距为H。实际上，就是减小了虚线圆以外的废料，减小了废料类似三角形的面积，即缩短了圆与圆之间的间距，缩短的间距为2mm左右，从而提升了材料利用率。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将若干半径相同的圆形件沿卷料的长度方向排列；
根据圆形件的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径。
2.根据权利要求1所述的提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，所述将若干半径相同的圆形件沿卷料的长度方向排列，具体包括：根据排样参数，使卷料的利用率最大。
3.根据权利要求2所述的提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，所述排样参数包括圆形件的半径R、切割余量H、卷料的宽度、纵向顶边余量以及纵向底边余量，确定出卷料纵向圆形件的最大排列个数N。
4.根据权利要求3所述的提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，所述卷料纵向圆形件的最大排列个数N，
其中，w为卷料的宽度，y1为纵向顶边余量，y2为纵向底边余量,R为圆形件的半径，H为切割余量。
5.根据权利要求4所述的提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，所述切割余量H为2mm至5mm。
6.根据权利要求5所述的提高激光加工圆形件利用率的方法，其特征在于，所述切割余量H为3mm。
7.一种提高激光加工圆形件利用率的装置，其特征在于，包括：
输入模块，用于输入排样参数和工艺参数；其中，排样参数包括圆形件的半径R和切割余量H；
排样模块，用于根据排样参数将若干半径相同的圆形将沿卷料的长度方向排列，并根据圆形件的半径R和切割余量H，确定相邻两个圆形件的圆心距离D＝2R+H，其中，切割余量H大于或等于激光光斑的直径；
一键生成模块，用于将排样模块的数据生成用于加工的NC程序。
8.根据权利要求7所述的提高激光加工圆形件利用率的装置，其特征在于，所述排样参数还包括卷料的宽度、纵向顶边余量以及纵向底边余量。
9.根据权利要求8所述的提高激光加工圆形件利用率的装置，其特征在于，所述工艺参数包括顶边废料切断线切出卷料的长度、底边废料切断线切出带卷的长度、废料切断线在圆上的引出位置、激光的光斑补偿以及激光切割的加工速度。
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