CN117148787A - 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN117148787A
CN117148787A CN202311085250.5A CN202311085250A CN117148787A CN 117148787 A CN117148787 A CN 117148787A CN 202311085250 A CN202311085250 A CN 202311085250A CN 117148787 A CN117148787 A CN 117148787A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
determining
command value
feeding
machining program
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311085250.5A
Other languages
English (en)
Inventor
刘继沐
李玉华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Inovance Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority to CN202311085250.5A priority Critical patent/CN117148787A/zh
Publication of CN117148787A publication Critical patent/CN117148787A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163—Adaptive control of feed or cutting velocity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36521—Select by combination of detected force, acceleration, speed, work rate

Abstract

本发明公开了一种激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质，包括：确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；根据当前加工程序段中各进给轴的终点位置和位移量确定当前加工程序段的速度优化系数；根据速度优化系数和当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；将预设进给速度指令值修改为优化进给速度指令值。能够使得刀尖点相对于工件的实际运动速度与预设进给速度指令值一致，提高刀具在工件表面运动速度的均匀性，提高了激光加工的效率和质量。

Description

激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前，应用开放式数控系统(PA系统)的激光切管机进行管材工件加工时，是在机床坐标系下分别规划工件的旋转运动和刀具的进给运动，导致激光切管机的进给速度指令值并不是刀具相对工件的实际运动速度，即刀具对工件的加工的实际运动速度是动态变化的，导致激光加工效率和加工质量低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中激光加工的效率和质量低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光加工速度优化方法，所述方法包括以下步骤：
确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；
根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；
根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；
将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
可选地，所述根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数，包括：
根据所述当前加工程序段中的预设进给速度指令值和所述位移量确定机床坐标系下所述各进给轴的指令速度分量；
根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系；
根据所述映射关系确定所述当前加工程序段的速度优化系数。
可选地，所述根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系，包括：
根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系；
根据所述刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系。
可选地，所述根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，包括：
根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标下的刀具位置与机床坐标系下的刀具位置之间的位置映射关系；
根据所述位置映射关系确定所述工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系。
可选地，所述确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量，包括：
获取当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置和上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置；
根据所述终点位置和所述上一终点位置确定所述当前加工程序段中所述各进给轴位移量。
可选地，所述确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量之前，还包括：
对工件加工程序进行检测；
在所述工件加工程序中检测到预设激活代码的情况下，将速度优化功能激活。
可选地，所述根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，包括：
获取预设进给倍率；
根据所述预设进给倍率、所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种激光加工速度优化装置，所述装置包括：
位移量确定模块，用于确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；
系数确定模块，用于根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；
优化模块，用于根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；
修改模块，用于将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种激光加工速度优化设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光加工速度优化程序，所述激光加工速度优化程序配置为实现如上文所述的激光加工速度优化方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有激光加工速度优化程序，所述激光加工速度优化程序被处理器执行时实现如上文所述的激光加工速度优化方法的步骤。
本发明确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。本发明根据当前加工程序段中各进给轴的位移量和终点位置确定当前加工程序段的速度优化系数，根据速度优化系数和当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，并将预设进给速度指令至修改为优化进给速度指令值，从而使得刀尖点相对于工件的实际运动速度与预设进给速度指令值一致，提高刀具在工件表面运动速度的均匀性，提高了激光加工的效率和质量。
附图说明
图1为本发明激光加工速度优化方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明激光加工速度优化方法一实施例中激光切管机的机构示意图；
图3为本发明激光加工速度优化方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明激光加工速度优化方法第三实施例的流程示意图；
图5为本发明激光加工速度优化方法一实施例中机床坐标系的示意图；
图6为本发明激光加工速度优化方法一实施例中方管侧面的坡口圆的示意图；
图7a为本发明激光加工速度优化方法一实施例中未使用激光加工速度优化方法进行工件加工的速度示意图；
图7b为本发明激光加工速度优化方法一实施例中使用激光加工速度优化方法进行工件加工的速度示意图
图8为本发明激光加工速度优化装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种激光加工速度优化方法，参照图1，图1为本发明激光加工速度优化方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述激光加工速度优化方法包括以下步骤：
步骤S10：确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量。
需要说明的是，本实施例的执行主体可以是一种具有数据处理、网络通信以及程序运行功能的计算服务设备，或者是一种能够实现上述功能的电子设备、激光加工速度优化设备、数字控制系统等。以下以数字控制系统为例，对本实施例及下述各实施例进行举例说明。
可以理解的是，当前加工程序段可以是与当前待加工的工件轮廓对应的程序段，工件加工程序分为多个加工程序段，每段加工程序段对应加工一段工件轮廓；上一加工程序段可以是对上一工件轮廓进行加工的程序段；上一加工程序段与当前加工程序段相邻，执行完上一加工程序段后执行当前加工程序段；位移量可以是在当前加工程序段内各进给轴位置的变化量。
步骤S20：根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数。
可以理解的是，速度优化系数可以是对刀具相对工件的实际运动速度进行优化的系数。
应该理解的是，根据当前加工程序段中各进给轴的终点位置和位移量确定工件坐标系下的刀具速度矢量与机床坐标系下各进给轴的指令速度分量之间的映射关系，根据该映射关系确定当前加工程序段的速度优化系数。
步骤S30：根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
可以理解的是，预设进给速度指令值可以是预先设定的期望刀具相对于工件的实际运动速度达到的值，若刀具相对于工件的实际运动速度等于预设进给速度指令值，则符合期望值；优化进给速度指令值可以是根据速度优化系数优化后的用于控制刀具运行的速度指令值。
应该理解的是，速度优化系数能够用于表征工件坐标系下刀具速度矢量与机床坐标系下各进给轴的指令速度分量之间的关系，通过速度优化系数对预设进给速度指令值进行优化，能够使刀具的刀尖点相对于工件的实际运动速度接近于预设进给速度指令值，从而符合期望的加工速度值。
步骤S40：将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
在具体实施中，比如：对工件进行激光加工的设备为激光切管机，激光切管机是利用高能激光束对管材进行切割、打标等加工的专用设备，普通的激光切管机一般至少包含4个进给轴，分别为控制管材工件轴向进给运动的X轴、控制激光切割头水平方向进给运动的Y轴、控制激光切割头竖直方向进给运动的Z轴、控制管材工件绕X轴旋转的A轴，坡口切管机会额外增加一个控制激光切割头绕Y轴旋转的进给轴B轴，如图2所示，两个旋转轴配合运动，可在行程范围内任意控制激光束相对工件的空间方向，从而可在具有一定厚度的管材工件上切割出复杂的断面特征，例如对管材工件进行坡口切割，坡口是为了方便多根管材拼装、焊接而加工出来的工艺特征，使切割断面与管材的轴线成一定角度而不是垂直，传统的加工工艺是用普通激光切割机切出垂直的断面，再用其他加工设备打磨出坡口特征，而激光坡口切管机可直接加工出坡口特征，提高加工效率，数控加工的流程一般包含如下步骤：1、基于被加工零件的三维模型，使用CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)软件生成NC程序；2、数控机床加载NC程序进行加工。管材零件的被加工面可能环绕管材360度分布，然而在实际的机床上，因为机械结构的限制，往往不会令激光切割头自身做360度的旋转，而是令管材相对机床做360度旋转。这种机床结构带来的问题是，工件表面上某一点相对工件的坐标，与该点相对机床的坐标不是线性关系，目前一般使用CAM软件完成工件坐标系上的轨迹到机床运动轴的编程轨迹的转换，因此NC程序中的运动指令是机床的X、Y、Z、A轴的位置，由于X、Y、Z轴是正交布置，X、Y、Z轴位置也等同于刀尖点相对机床坐标系的坐标，但并不直接等同于刀尖点相对于工件坐标系的坐标，通过本实施例提出的激光加工速度优化方法进行速度优化，在速度优化功能别激活的情况下，确定当前加工程序段中机床的X轴、Y轴、Z轴和A轴相对于上一加工程序段的位移量Δx、Δy、Δz和Δa，根据当前加工程序段内X轴、Y轴、Z轴和A轴的终点位置xi、yi、zi和ai，以及各进给轴的位移量确定工件坐标系下的刀具速度矢量与机床坐标系下各进给轴的指令速度分量之间的映射关系，根据该映射关系确定当前加工程序段的速度优化系数，根据速度优化系数和预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，将预设进给速度指令值修改为优化进给速度指令值，通过优化进给速度指令值控制X轴、Y轴、Z轴和A轴运动，从而带动刀具对工件进行加工，使得刀尖点相对于工件的实际运动速度与预设进给速度指令值一致，从而提高刀尖点在工件表面移动速度的均匀性，提高工件加工的效率和质量。
进一步地，为了提高激光加工速度优化的准确度，所述步骤S10之前，还包括：对工件加工程序进行检测；在所述工件加工程序中检测到预设激活代码的情况下，将速度优化功能激活。
可以理解的是，速度优化功能可以是对激光加工过程中刀具的速度进行优化的功能；工件加工程序可以是控制激光对工件进行加工的程序；预设激活代码可以是在工件加工程序中预先设定的用于激活速度优化功能的代码。
在一个例子中，比如：工件加工程序为NC程序，检测NC程序中的特定NC代码作为速度优化功能的开关接口，假设设定G440为开启速度优化功能的G代码，G441为关闭速度优化功能的G代码，当读取到G440被编程时，从NC程序的下一行程序开始开启速度优化功能；当CNC读取到G441被编程时，从NC程序的下一行开始关闭速度优化功能；当G440和G441均未被编程时，速度优化功能的激活状态保持不变。
本实施例确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。本发明根据当前加工程序段中各进给轴的位移量和终点位置确定当前加工程序段的速度优化系数，根据速度优化系数和当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，并将预设进给速度指令至修改为优化进给速度指令值，从而使得刀尖点相对于工件的实际运动速度与预设进给速度指令值一致，提高刀具在工件表面运动速度的均匀性，提高了激光加工的效率和质量。
参考图3，图3为本发明激光加工速度优化方法第二实施例的流程示意图。
基于上述第一实施例，在本实施例中，所述步骤S20，包括：
步骤S201：根据所述当前加工程序段中的预设进给速度指令值和所述位移量确定机床坐标系下所述各进给轴的指令速度分量。
可以理解的是，指令速度分量可以是通过预设进给速度指令值控制进给轴运动时各进给轴的速度分量，指令速度分量为各进给轴在机床坐标系下的速度分量。
作为一种实现方式，根据各进给轴的位移量确定当前加工程序段的合位移，根据合位移、各进给轴的位移量以及预设进给速度指令值确定机床坐标系下各进给轴的指令速度分量。
步骤S202：根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系。
可以理解的是，刀具速度矢量可以是工件坐标系下刀具的刀尖点相对于工件的速度矢量。
应该理解的是，根据机床坐标系下的指令速度分量、各进给轴的终点位置，通过运动学模型确定工件坐标系下机床的刀具速度矢量与预设进给速度指令值之间的映射关系，运动学模型可以是用于进行激光加工的设备的运动学模型，例如激光切管机的运动学模型、激光加工设备的运动学模型等。
步骤S203：根据所述映射关系确定所述当前加工程序段的速度优化系数。
可以理解的是，根据映射关系可以确定工件坐标系下的刀具速度矢量与预设进给速度指令值之间的比例关系，将该比例关系作为当前加工程序段的速度优化系数。
在具体实施中，根据各进给轴在当前加工程序段的位移量确定机床坐标系下各进给轴的合位移，根据当前加工程序段中的预设进给指令值、合位移以及各进给轴的位移量确定机床坐标系下各进给轴的指令速度分量，根据指令分量和各进给轴的终点位置确定工件坐标系下机床的刀具速度矢量与预设进给速度指令值之间的映射关系，根据该映射关系确定当前加工程序段对预设进给速度指令值进行优化的优化系数。
进一步地，为了使刀具的刀尖点相对工件的实际运动速度与编程的预设进给速度指令值相匹配，以提高刀尖点在工件表面移动速度的均匀性，所述步骤S202，包括：根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系；根据所述刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系。
可以理解的是，目标进给轴可以是控制工件绕X轴旋转的进给轴。
在具体实施中，比如目标进给轴为A轴，根据各进给轴的指令速度分量和A轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与指令速度分量之间的映射关系，根据该映射关系确定工件坐标系下机床的刀具速度矢量与预设进给速度指令值之间的映射关系。
进一步地，为了使刀具的刀尖点相对工件的实际运动速度与编程的预设进给速度指令值相匹配，所述根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，包括：根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标下的刀具位置与机床坐标系下的刀具位置之间的位置映射关系；根据所述位置映射关系确定所述工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系。
在具体实施中，根据指令速度分量和各进给轴中的目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下刀具的刀尖点位置与机床坐标系下刀具的刀尖点位置之间的位置映射关系，对该位置映射关系求一阶微分，获得工件坐标系下的刀具的刀尖点位置矢量与指令速度分量之间的映射关系。
本实施例根据所述当前加工程序段中的预设进给速度指令值和所述位移量确定机床坐标系下所述各进给轴的指令速度分量；根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系；根据所述映射关系确定所述当前加工程序段的速度优化系数。本实施例通过确定机床坐标系下各进给轴的指令速度分量，根据指令速度分量和各进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与预设进给速度指令值之间的映射关系，根据该映射关系确定速度优化系数，能够根据工件坐标下的刀具速度矢量与机床坐标系下规划的预设进给速度指令值之间的映射关系确定当前加工程序段的速度优化系数，通过该速度优化系数对预设进给速度指令值进行优化，使得工件坐标系下刀尖点相对工件的实际运动速度与预设进给速度指令值相匹配，能够提高刀尖点在工件表面移动速度的均匀性，从而提高激光加工效率和加工质量。
参考图4，图4为本发明激光加工速度优化方法第三实施例的流程示意图。
基于上述第一实施例，在本实施例中，所述步骤S10包括：
步骤S101：获取当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置和上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置。
可以理解的是，当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置可以是当前加工程序段中记录的各进给轴的终点位置；上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置可以是上一加工程序段中记录的各进给轴的终点位置；上一程序段中各进给轴的上一终点位置为当前加工程序段中各进给轴的起点位置。
步骤S102：根据所述终点位置和所述上一终点位置确定所述当前加工程序段中所述各进给轴位移量。
在具体实施中，获取当前加工程序段中记录的各进给轴的终点位置和上一加工程序段中记录的各进给轴的上一终点位置，用各进给轴的终点位置减去上一终点位置，获得各进给轴在当前加工程序段的位移量。
进一步地，为了提高速度优化的准确度，所述步骤S30，包括：获取预设进给倍率；根据所述预设进给倍率、所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
可以理解的是，预设进给倍率可以是预先设定的预设进给速度指令值的倍率；将预设进给倍率与预设进给速度指令值相乘后除以速度优化系数，获得优化进给速度指令值。
在具体实施中，比如：检测预设进给倍率代码，读取对应的值作为编程的预设进给倍率k1，例如设定I为编程进给倍率的代码，若G440所在的行编程I为0.8，则k1＝0.8，若代码I未被编程，则k1取默认值1，该倍率参数允许用户对加工轮廓的末端局部特征按比例调整进给速度，获取预设进给倍率k1，根据预设进给倍率、速度优化系数和预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
需要说明的是，本发明实施例提出的方法既适用于不开启RTCP(旋转刀具中心点)功能的四轴激光加工设备，也适用于开启了RTCP功能但仅将刀具旋转轴纳入运动学模型的五轴激光加工设备，后者虽然有五个方向的运动轴同时参与插补，但工件旋转轴不参与运动学模型的计算，这类机床上运行的NC程序中所编程的X、Y、Z坐标表示刀尖点在机床坐标系下的位置，而非相对于工件坐标系的位置，其编程方式与不开启RTCP(旋转刀具中心点)功能的四轴激光加工设备基本一致，仅增加了对激光切割头摆动角度的编程。
在具体实施中，比如：参照图5，图5为机床坐标系的示意图，机床包括X轴、Y轴、Z轴和A轴，当速度优化功能被激活时，获取当前加工程序段中记录的X轴、Y轴、Z轴和A轴的终点位置分别表示为xi、yi、zi和ai，上一加工程序段中记录的X轴、Y轴、Z轴和A轴的上一终点位置分别表示为：xi-1、yi-1、zi-1和ai-1，上一终点位置作为当前加工程序段的起点位置，计算出当前加工程序段各进给轴的位移量分别为：
Δx＝xi-xi-1
Δy＝yi-yi-1
Δz＝zi-zi-1
Δa＝ai-ai-1
根据当前加工程序段中记录的X轴、Y轴、Z轴和A轴的终点位置，预设进给速度指令值F，基于切管机的运动学模型，可推导出刀具的刀尖点相对工件的线速度与预设进给速度指令值之间的比例k2即速度优化系数，具体的，根据预设进给速度指令值和各进给轴的位移量可计算得到各进给轴的指令速度分量：
其中Fx为X轴的指令分量，Fy为Y轴的指令分量，Fz为Z轴的指令分量，Fa为A轴的指令分量，其中D为当前程序段的合位移，由于A轴不参与RTCP变换，故A轴的位移也须考虑其中：
根据切管机的运动学模型，建立机床坐标系下刀尖点位置pM与工件坐标系下刀尖点位置pW的映射关系：
式中RX表示绕X轴旋转弧度的旋转矩阵，为简化符号表示，记：
则
对公式1求一阶微分，可计算工件坐标系下刀尖点的速度矢量与机床坐标系下各进给轴的指令速度分量/>之间的映射关系：
可将上述公式2写成矩阵形式，表示如下：
上述公式3可简记为：
对公式4求二范数可得：
则
根据上述推导过程可知速度优化系数k2由xi、yi、zi、ai、Δx、Δy、Δz和Δa决定，k2的物理意义是，当NC程序给定指令时，工件坐标系上刀尖点相对工件的实际移动速度为k2F，若想令刀尖点的实际移动速度等于预设进给速度指令值，则须将预设进给速度指令值修改为：
式中，Fm为优化进给速度指令值，若工件加工程序中设定的进给倍率为k1，
则最终确定的优化进给速度指令值为：
将预设进给速度指令值修改为上述优化速度进给指令值。
在一个例子中，以一个方管侧面的坡口圆(如图6)的加工程序为例，本发明实施例使用前后刀尖点相对于工件的移动线速度如图6所示。图中L表示刀尖点相对于工件的运动速度的曲线，M是刀尖点相对于机床的运动速度的曲线，N表示进给速度指令值的曲线，图7a为使用本实施例提出的激光速度优化方法前的运动曲线，图7b为本实施例提出的激光速度优化方法后的运动曲线，对比两图可以发现，使用本发明实施例提出的激光速度优化方法之后，工件表面的切割速度明显变得更加均匀，加工时间明显缩短。
本实施例获取当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置和上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置；根据所述终点位置和所述上一终点位置确定所述当前加工程序段中所述各进给轴位移量。本实施例根据当前加工程序段中各进给轴的终点位置和上一加工程序段中各进给轴的上一终点位置确定各进给轴的位移量，从而根据该位移量确定速度优化系数，能够通过该优化系数对预设进给速度指令值进行优化，从而使刀尖点相对工件的实际速度与预设进给速度指令值相匹配，提高了激光加工的效率和质量。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有激光加工速度优化程序，所述激光加工速度优化程序被处理器执行时实现如上文所述的激光加工速度优化方法的步骤。
参照图8，图8为本发明激光加工速度优化装置第一实施例的结构框图。
如图8所示，本发明实施例提出的激光加工速度优化装置包括：
位移量确定模块10，用于确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；
系数确定模块20，用于根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；
优化模块30，用于根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；
修改模块40，用于将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
本实施例确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。本实施例根据当前加工程序段中各进给轴的位移量和终点位置确定当前加工程序段的速度优化系数，根据速度优化系数和当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，并将预设进给速度指令至修改为优化进给速度指令值，从而使得刀尖点相对于工件的实际运动速度与预设进给速度指令值一致，提高刀具在工件表面运动速度的均匀性，提高了激光加工的效率和质量。
基于本发明上述激光加工速度优化装置第一实施例，提出本发明激光加工速度优化装置的第二实施例。
在本实施例中，所述系数确定模块20，还用于根据所述当前加工程序段中的预设进给速度指令值和所述位移量确定机床坐标系下所述各进给轴的指令速度分量；根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系；根据所述映射关系确定所述当前加工程序段的速度优化系数。
所述系数确定模块20，还用于根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系；根据所述刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系。
所述系数确定模块20，还用于根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标下的刀具位置与机床坐标系下的刀具位置之间的位置映射关系；根据所述位置映射关系确定所述工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系。
所述位移量确定模块10，还用于获取当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置和上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置；根据所述终点位置和所述上一终点位置确定所述当前加工程序段中所述各进给轴位移量。
所述位移量确定模块10，还用于对工件加工程序进行检测；在所述工件加工程序中检测到预设激活代码的情况下，将速度优化功能激活。
所述优化模块30，还用于获取预设进给倍率；根据所述预设进给倍率、所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
本发明激光加工速度优化装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光加工速度优化方法，其特征在于，所述方法包括：
确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；
根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；
根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；
将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数，包括：
根据所述当前加工程序段中的预设进给速度指令值和所述位移量确定机床坐标系下所述各进给轴的指令速度分量；
根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系；
根据所述映射关系确定所述当前加工程序段的速度优化系数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述指令速度分量和所述各进给轴的终点位置确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系，包括：
根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系；
根据所述刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，确定工件坐标系下所述机床的刀具速度矢量与所述预设进给速度指令值之间的映射关系。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系，包括：
根据所述指令速度分量和所述各进给轴中目标进给轴的终点位置确定工件坐标下的刀具位置与机床坐标系下的刀具位置之间的位置映射关系；
根据所述位置映射关系确定所述工件坐标系下的刀具速度矢量与所述指令速度分量之间的映射关系。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量，包括：
获取当前加工程序段中机床各进给轴的终点位置和上一加工程序段中所述各进给轴的上一终点位置；
根据所述终点位置和所述上一终点位置确定所述当前加工程序段中所述各进给轴位移量。
6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量之前，还包括：
对工件加工程序进行检测；
在所述工件加工程序中检测到预设激活代码的情况下，将速度优化功能激活。
7.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值，包括：
获取预设进给倍率；
根据所述预设进给倍率、所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值。
8.一种激光加工速度优化装置，其特征在于，所述装置包括：
位移量确定模块，用于确定当前加工程序段中机床各进给轴相对于上一加工程序段的位移量；
系数确定模块，用于根据所述当前加工程序段中所述各进给轴的终点位置和所述位移量确定所述当前加工程序段的速度优化系数；
优化模块，用于根据所述速度优化系数和所述当前加工程序段的预设进给速度指令值确定优化进给速度指令值；
修改模块，用于将所述预设进给速度指令值修改为所述优化进给速度指令值。
9.一种激光加工速度优化设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光加工速度优化程序，所述激光加工速度优化程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的激光加工速度优化方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有激光加工速度优化程序，所述激光加工速度优化程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的激光加工速度优化方法的步骤。
CN202311085250.5A 2023-08-25 2023-08-25 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质 Pending CN117148787A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311085250.5A CN117148787A (zh) 2023-08-25 2023-08-25 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311085250.5A CN117148787A (zh) 2023-08-25 2023-08-25 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117148787A true CN117148787A (zh) 2023-12-01

Family

ID=88911210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311085250.5A Pending CN117148787A (zh) 2023-08-25 2023-08-25 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117148787A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6597142B2 (en) Apparatus and method for setting control parameters of machining apparatus
CN102656529B (zh) 数控装置
US20090228138A1 (en) Numerical controller controlling five-axis processing machine
WO2018179401A1 (ja) 工具経路生成方法および装置
JP2018005480A (ja) スカイビング加工制御を行う数値制御装置
US5289660A (en) Method and apparatus for grinding non-circular workpiece
JP2019070953A (ja) 加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機
JP3515838B2 (ja) レーザ加工装置、レーザ加工方法、及びプログラム作成装置
CN114227706A (zh) 基于3d视觉的切坡口方法、装置、设备、系统及介质
JP2012071381A (ja) 旋削による非円形加工方法
JP3173808B2 (ja) 工具姿勢制御データ生成装置
JP3959482B2 (ja) 数値制御方法及びその装置
CN117148787A (zh) 激光加工速度优化方法、装置、设备及存储介质
JP2003044109A (ja) ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置
JP4531297B2 (ja) ６軸制御ｎｃプログラム生成方法及び生成装置、並びに６軸制御ｎｃプログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JPH06246615A (ja) 非円形ワーク加工用数値制御装置
JP2007172325A (ja) 自由曲線加工法および数値制御装置
JP4266791B2 (ja) 機械加工方法
JP3666947B2 (ja) Ｎｃデータ作成装置及びその補正データ作成方法
GB2364575A (en) Generating positioning instructions for apparatus to process an object
JPH09160623A (ja) 工作物加工用数値制御装置
JPH09292913A (ja) Ｎｃデータ作成装置
JP3248081B2 (ja) 切削軸の自動変更機能付き自動プログラム作成装置
JP7274649B1 (ja) 情報処理装置および情報処理プログラム
JP6980357B1 (ja) 情報処理装置および情報処理プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination