CN110961735B - 线切割加工的平面校正方法和线切割机 - Google Patents

Abstract

一种线切割加工的平面校正方法和线切割机，该平面校正方法包括以下步骤：获取第一坐标点至第二坐标点的第一距离，以及第一坐标点至第三坐标点的第二距离；获取所述第一坐标点与所述第二坐标点的第三距离，以及所述第一坐标点与所述第三坐标点的第四距离；根据所述第一距离和第三距离计算第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算第二调整角度；根据所述第一调整角度和第二调整角度调整切割线。上述的平面校正方法和线切割机根据第一距离和第三距离计算第一调整角度，以及根据第二距离和第四距离计算第二调整角度，然后调整切割线，使得切割线垂直于工件的基准面，即使在工件倾斜状态下，线切割机仍然可以加工出符合要求的工件。

Description

线切割加工的平面校正方法和线切割机

技术领域

本发明属于线切割加工领域，具体涉及一种线切割加工的平面校正方法和线切割机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在线切割加工中，将工件放置并固定在机台上，然后在工件和切割线上施加电压，从而可以执行线切割加工。在工件放置在机台上后，可能存在工件的放置姿势会相对XY平面倾斜的情况，为了避免线切割的加工误差，需要在线切割前对工件的基准平面进行校正。现有的校正方向主要是通过千分表测定工件的平面度来调整工件，使得工件的定位基准面分别与机台的工作台面和工作室的进给方向的XY方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。然而，这种校正方法效率较低，人工成本较高。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种线切割加工的平面校正方法和线切割机，旨在通过调整切割线的倾斜角度来校正工件的基准平面。

一种线切割加工的平面校正方法，包括以下步骤：

获取第一坐标点至第二坐标点沿X轴方向的第一距离，以及第一坐标点至第三坐标点沿Y轴方向的第二距离，其中，所述第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点位于工件的基准面上且互不重合；

获取所述第一坐标点与所述第二坐标点沿Z轴方向的第三距离，以及所述第一坐标点与所述第三坐标点沿所述Z轴方向的第四距离；

根据所述第一距离和第三距离计算切割线在XZ平面内的第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算所述切割线在YZ平面内的第二调整角度；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

优选地，通过切割线从所述第一坐标点沿X轴方向移动至所述第二坐标点以获取所述第一距离，以及通过所述切割线从所述第一坐标点沿Y轴方向移动至所述第三坐标点以获取所述第二距离，其中，所述切割线垂直于XY平面。

优选地，通过沿所述Z轴方向发射的激光分别照射在所述第一坐标点和第二坐标点进行测距以获取所述第三距离，以及通过沿所述Z轴方向发射的激光照射在所述第一坐标和第三坐标点进行测距以获取所述第四距离。

优选地，根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线的步骤包括：

根据所述切割线在XZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第一调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述XZ平面内的第一调整距离；及，

根据所述切割线在YZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第二调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述YZ平面内的第二调整距离；

将所述切割线的调整端在一平行于XY平面的UV平面内分别沿U轴方向移动所述第一调整距离和沿V轴方向移动所述第二调整距离，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

优选地，将所述切割线的调整端在UV平面内沿U轴方向移动所述第一调整距离，沿V轴方向移动所述第二调整距离的步骤包括：

将所述第一调整距离和第二调整距离写入偏置文档中；

根据所述偏置文档中记载的所述第一调整距离和第二调整距离调整所述切割线的调整端，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

一种线切割机，包括机台、切割线，所述机台用于承载工件，所述切割线用于对所述工件进行切割，还包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：

获取第一坐标点至第二坐标点之间的沿X轴方向的第一距离，以及第一坐标点至第三坐标点之间沿Y轴方向的第二距离，其中，所述第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点位于所述工件的基准面上且互不重合；

获取所述第一坐标点与所述第二坐标点沿Z轴方向的第三距离，以及所述第一坐标点与所述第三坐标点沿所述Z轴方向的第四距离；

根据所述第一距离和第三距离计算所述切割线在XZ平面内的第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算所述切割线在YZ平面内的第二调整角度；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

优选地，通过切割线从所述第一坐标点沿X轴方向移动至所述第二坐标点以获取所述第一距离，以及通过所述切割线从所述第一坐标点沿Y轴方向移动至所述第三坐标点以获取所述第二距离，其中，所述切割线垂直于XY平面。

优选地，还包括一激光探头，通过所述激光探头分别沿所述Z轴方向发射照射在所述第一坐标点和第二坐标点的激光进行测距以获取所述第三距离，以及分别沿所述Z轴方向发射照射在所述第一坐标和第三坐标点的激光进行测距以获取所述第四距离。

优选地，根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线的步骤包括：

根据所述切割线在XZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第一调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述XZ平面内的第一调整距离；及，

根据所述切割线在YZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第二调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述YZ平面内的第二调整距离；

将所述切割线的调整端在一平行于XY平面的UV平面内分别沿X轴方向移动所述第一调整距离和沿Y轴方向移动所述第二调整距离，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

优选地，将所述切割线的调整端在UV平面内沿U轴方向移动所述第一调整距离，沿V轴方向移动所述第二调整距离的步骤包括：

将所述第一调整距离和第二调整距离写入存储在所述存储器的偏置文档中；

根据所述偏置文档中记载的所述第一调整距离和第二调整距离调整所述切割线的调整端，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

相较于现有技术，上述的线切割加工的平面校正方法和线切割机根据第一距离和第三距离计算切割线在XZ平面的第一调整角度，以及根据第二距离和第四距离计算切割线在YZ平面的第二调整角度，然后根据第一调整角度和第二调整角度调整切割线，使得切割线垂直于工件的基准面，平面校正速度快，即使在工件倾斜状态下，线切割机仍然可以加工出符合要求的工件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是所述线切割机在第一实施方式的结构示意图。

图2是所述线切割加工的平面校正方法在第二实施方式的流程图。

图3是工件放置在机台的结构示意图，其中工件的基准平面上设有第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点。

图4是图3中工件和切割线在XZ平面的示意图。

图5是图3中工件和切割线在YZ平面的示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是所述线切割机在第一实施方式的结构示意图。如图1所示，一种线切割机，包括机台50、激光探头40、切割线20、调整端10和固定端11。所述机台50用于承载工件30。激光探头40设置在机台50的上方，并且可以在一平行于XY平面的平面内移动，用于激光测距。所述切割线20的一端与调整端10连接，另外一端与固定端11连接。本实施方式中，固定端11固定不动，调整端10可以在一平行于XY平面的平面(即UV平面)内移动，从而可以改变切割线20的相对工件30的角度。在线切割加工时，可以在切割线20与工件30之间施加电压，从而执行电火花切割加工，使得切割线20可以对所述工件30进行切割。然而，本领域技术人员仍可使用其他方式执行线切割操作，例如激光切割、等离子切割等。

所述线切割机还包括处理器和存储器。所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序。所述的存储器可以是不同类型的存储设备，用于存储各类程序和数据，例如，所述线切割机中安装的各类应用程序(Applications)、激光探头40获取的距离数据、调整端10的UV轴数据等信息。存储器可以是线切割机的内存，还可以是可外接于该线切割机的存储卡，如闪存、SM卡(Smart Media Card，智能媒体卡)、SD卡(Secure Digital Card，安全数字卡)等。

处理器用于执行线切割机的操作系统以及所述线切割机内安装的各类加工程序和校准程序等。处理器包含但不限于处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)等用于解释计算机指令以及处理计算机程序的数据的装置。

参阅图2所示，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序时实现步骤S201～S204。下面结合图3至图5详细描述所述线切割加工的平面校正方法在第二实施方式的各个步骤。

图3是工件放置在机台的结构示意图。如图3所述，本实施方式中，工件30放置在机台50上，并且与XY平面具有一定的倾斜角度。通过本实施方式的校正方法，可以移动调整端10在UV平面内的位置，使得切割线20垂直于工件30的基准面以校准平面。在初始状态下，切割线20垂直于XY平面，通过调整切割线20相对工件30的倾斜角度，直至切割线20相对工件30保持相同的倾斜关系(即切割线20垂直于基准平面)，从而可以在工件30相对XY平面倾斜的状态下加工出合乎要求的产品。如图3所示，本实施方式中，作为示例性的，以工件30的上表面为基准面。在基准面内具有第一坐标点a、第二坐标点c和第三坐标点b。

步骤S201：获取第一坐标点a至第二坐标点c沿X轴方向的第一距离P1，以及第一坐标点a至第三坐标点b沿Y轴方向的第二距离P2。具体的，可以将第一坐标点a作为原点，即切割线20的初始位置所在点。然后，启动线切割机，使得切割线20沿X轴方向从所述第一坐标点a移动至所述第二坐标点c时，移动的距离即为所述第一距离P1。同样，切割线20从所述第一坐标点a沿Y轴方向移动至所述第三坐标点b时，移动的距离即为所述第二距离P2。

步骤S202：获取所述第一坐标点a与所述第二坐标点c沿Z轴方向的第三距离，以及所述第一坐标点a与所述第三坐标点b沿所述Z轴方向的第四距离。具体的，可以通过激光探头40将激光沿Z轴(图3中竖直方向)照射于第一坐标点a，测得激光探头40与第一坐标点a之间的距离。然后，将激光探头40在水平面(平行于XY平面的平面)内平移直至激光沿Z轴(图3中竖直方向)照射在第二坐标点c上测得激光探头40与第二坐标点c之间的距离。因此，激光探头40照射在第一坐标点a测得的距离和照射在第二坐标点c测得的距离之差即为所述的第三距离。同理，使用激光探头40可以测得第一坐标点a和第三坐标点b之间沿Z轴方向的第四距离。

步骤S203：根据所述第一距离和第三距离计算所述切割线20在XZ平面内的第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算所述切割线20在YZ平面内的第二调整角度。

图4是图3中工件和切割线在XZ平面的示意图。如图4所示，第一距离P1为图4示出的第一坐标点a和第二坐标点c之间沿X轴方向的距离。第三距离L为第一坐标点a和第二坐标点c之间沿Z轴方向的距离。因此，根据第一距离P1和第三距离L，可以得到第一调整角度∠fac的正切值(即切割线20的U轴的倾斜角度值)：

tan∠fac＝L/P1。

其中，f点为过第一坐标点a的沿X轴方向延伸的直线与过第二坐标点c的沿Z轴方向延伸的直线的交点。

图5是图3中工件和切割线在YZ平面的示意图。如图5所示，第二距离P2为图5示出的第一坐标点a和第三坐标点b之间沿X轴方向的距离。第四距离M为第一坐标点a和第三坐标点b之间沿Z轴方向的距离。因此，根据第二距离P2和第四距离M，可以得到第二调整角度∠eab的正切值(即切割线20的V轴的倾斜角度值)：

tan∠eab＝M/P2。

其中，e点为过第一坐标点a的沿X轴方向延伸的直线与过第三坐标点b的沿Z轴方向延伸的直线的交点。

步骤S204：根据所述第一调整角度∠fac和第二调整角度∠eab调整所述切割线20，使得所述切割线20垂直于所述工件30的基准面。

具体的，如图4所示，根据所述切割线20在XZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第一调整角度∠fac的正切值的乘积计算所述切割线20的调整端10在所述UV平面内的第一调整距离(即切割线20的U轴的跑位值)。其中，切割线20在XZ平面内沿Z轴方向的长度可以根据线切割机存储的TU和TL值得到，因此，第一调整距离U的计算公式如下：

U＝(TL+TU)*L/P1。

如图5所示，根据所述切割线20在YZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第二调整角度∠eab的正切的乘积计算所述切割线20的调整端10在所述YZ平面内的第二调整距离(即切割线20的V轴的跑位值)。其中，切割线20在XZ平面内沿Z轴方向的长度可以根据线切割机存储的TU和TL值得到，因此，第二调整距离V的计算公式如下：

V＝(TL+TU)*M/P2。

在计算得到切割线20的第一调整距离U和第二调整距离V后，可以将所述第一调整距离U和第二调整距离V写入线切割机的存储器中存储的一偏置文档(即OFFSET文档)中，然后根据所述偏置文档中记载的所述第一调整距离U和第二调整距离V，控制器执行存储器中存储的平面校正程序来调整所述切割线20，实现切割线20和工件30的相对垂直。即使在工件30倾斜状态下，线切割机仍然可以加工出符合要求的工件30。

在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种线切割加工的平面校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一坐标点至第二坐标点沿X轴方向的第一距离，以及第一坐标点至第三坐标点沿Y轴方向的第二距离，其中，所述第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点位于工件的基准面上且互不重合；

通过沿Z轴方向发射的激光分别照射在所述第一坐标点和第二坐标点进行测距，获取所述第一坐标点与所述第二坐标点沿Z轴方向的第三距离，以及通过沿所述Z轴方向发射的激光照射在所述第一坐标和第三坐标点进行测距，获取所述第一坐标点与所述第三坐标点沿所述Z轴方向的第四距离；

根据所述第一距离和第三距离计算切割线在XZ平面内的第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算所述切割线在YZ平面内的第二调整角度；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线的步骤包括：

根据所述切割线在XZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第一调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述XZ平面内的第一调整距离；

根据所述切割线在YZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第二调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述YZ平面内的第二调整距离；

固定所述切割线的固定端，将所述切割线的调整端在一平行于XY平面的UV平面内分别沿U轴方向移动所述第一调整距离和沿V轴方向移动所述第二调整距离，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

2.如权利要求1所述的线切割加工的平面校正方法，其特征在于，通过切割线从所述第一坐标点沿X轴方向移动至所述第二坐标点以获取所述第一距离，以及通过所述切割线从所述第一坐标点沿Y轴方向移动至所述第三坐标点以获取所述第二距离，其中，所述切割线垂直于XY平面。

3.如权利要求1所述的线切割加工的平面校正方法，其特征在于，将所述切割线的调整端在UV平面内沿U轴方向移动所述第一调整距离，沿V轴方向移动所述第二调整距离的步骤包括：

将所述第一调整距离和第二调整距离写入偏置文档中；

根据所述偏置文档中记载的所述第一调整距离和第二调整距离调整所述切割线的调整端，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

4.一种线切割机，包括机台、切割线和一激光探头，所述机台用于承载工件，所述切割线用于对所述工件进行切割，还包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：

获取第一坐标点至第二坐标点之间的沿X轴方向的第一距离，以及第一坐标点至第三坐标点之间沿Y轴方向的第二距离，其中，所述第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点位于所述工件的基准面上且互不重合；

通过所述激光探头分别沿Z轴方向发射照射在所述第一坐标点和第二坐标点的激光进行测距，获取所述第一坐标点与所述第二坐标点沿Z轴方向的第三距离，以及通过所述激光探头分别沿所述Z轴方向发射照射在所述第一坐标点和第三坐标点的激光进行测距，获取所述第一坐标点与所述第三坐标点沿所述Z轴方向的第四距离；

根据所述第一距离和第三距离计算所述切割线在XZ平面内的第一调整角度，以及根据所述第二距离和第四距离计算所述切割线在YZ平面内的第二调整角度；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面；

根据所述第一调整角度和第二调整角度调整所述切割线的步骤包括：

根据所述切割线在XZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第一调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述XZ平面内的第一调整距离；

根据所述切割线在YZ平面内沿Z轴方向的长度与所述第二调整角度的正切的乘积计算所述切割线的调整端在所述YZ平面内的第二调整距离；

固定所述切割线的固定端，将所述切割线的调整端在一平行于XY平面的UV平面内分别沿U轴方向移动所述第一调整距离和沿V轴方向移动所述第二调整距离，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。

5.如权利要求4所述的线切割机，其特征在于，通过切割线从所述第一坐标点沿X轴方向移动至所述第二坐标点以获取所述第一距离，以及通过所述切割线从所述第一坐标点沿Y轴方向移动至所述第三坐标点以获取所述第二距离，其中，所述切割线垂直于XY平面。

6.如权利要求4所述的线切割机，其特征在于，将所述切割线的调整端在UV平面内沿U轴方向移动所述第一调整距离，沿V轴方向移动所述第二调整距离的步骤包括：

将所述第一调整距离和第二调整距离写入存储在所述存储器的偏置文档中；

根据所述偏置文档中记载的所述第一调整距离和第二调整距离调整所述切割线的调整端，使得所述切割线垂直于所述工件的基准面。