CN104308370B - 一种圆弧快速切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控激光切割机技术领域，具体地说是一种圆弧快速切割方法。一种圆弧快速切割方法，包括有计算机控制工作的激光切割机的处理软件进行圆弧切割，其特征在于该切割方法包括如下步骤：开启激光切割机的处理软件；从第一个圆进行激光切割；第一个圆完成激光切割后，判断下一个圆与当前一个圆的位置关系，是否为同一方向，是则连接外共切线寻找下一个圆，否则连接内共切线寻找下一个圆；生成新的切割轨迹，进行切割第二个圆；切割完第二个圆后，判断是否为最后一个圆。同现有技术相比，将要切割的圆沿切线连接起来，使得整个加工轨迹都是光滑连接的，机床在切割过程中几乎没有大降速，大大节省时间。

Description

一种圆弧快速切割方法

技术领域

本发明涉及数控激光切割机技术领域，具体地说是一种圆弧快速切割方法。

背景技术

在激光切割加工过程中，对不同图形切割的走位一直是一个基本问题。多圆切割又是其中应用最普遍的一个例子，因此多圆切割的走位在工业上显得尤为重要。

传统的切割是将多圆看作是多个图形来处理，一个图形加工好后，切割头需要关激光、上抬，然后空移到下一个要加工的图形上方，再下降、开激光，开始下一个图形的加工。如果图形很多的话，切割头会频繁的升降。并且由于激光切割的工艺要求，只能在运动停止的情况下，才能安全地进行切割头的升降，因此每一个图形加工好后机床都需要减速到0，切割头才能上升，再加速空移到下一个图的起点，减速到0，切割头才能下降，反反复复，十分地耗时耗力，且使机床的加工效率下降。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，将要切割的圆沿切线连接起来，使得整个加工轨迹都是光滑连接的，机床在切割过程中几乎没有大降速，大大节省时间。

为实现上述目的，设计一种圆弧快速切割方法，包括有计算机控制工作的激光切割机的处理软件进行圆弧切割，其特征在于该切割方法包括如下步骤：(1)开始加工，开启激光切割机的处理软件；(2)从第一个圆进行激光切割；(3)第一个圆完成激光切割后，判断下一个圆与当前一个圆的位置关系，是否为同一方向，是则连接外共切线寻找下一个圆，否则连接内共切线寻找下一个圆；(4)生成新的切割轨迹，进行切割第二个圆；(5)切割完第二个圆后，判断是否为最后一个圆，是则形成走位路线完成切割工作，否则继续判断下一个圆与当前一个圆的位置关系。

当前圆与下一个圆的切割方向都是顺时针或者都是逆时针方向，则采用外共切线与下一个圆连接。

当前圆与下一个圆的切割方向相反，则采用内共切线与下一个圆连接。

本发明同现有技术相比，将要切割的圆沿切线连接起来，使得整个加工轨迹都是光滑连接的，机床在切割过程中几乎没有大降速，大大节省时间。

把多个圆看成是一个图形，两个相邻圆之间用切线直接走位代替传统上的空移走位，因为切线运动，速度变化小，加减速时间少，所以机械震动也小，切割效果好。

附图说明

图1为本发明程序流程图。

图2为两圆为同逆时针，连接外共切线示意图。

图3为两圆为一个逆时针另一个顺时针，连接内共切线示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的切割方法针对对象为一系列圆，切割方法包括如下步骤：

(1)开始加工，开启激光切割机的处理软件；

(2)从第一个圆进行激光切割，第一个圆的位置则是预先设定的；

(3)第一个圆完成激光切割后，判断下一个圆与当前一个圆的位置关系，是否为同一方向，是则连接外共切线寻找下一个圆，否则连接内共切线寻找下一个圆，圆所包含的信息为圆心、半径及切割方向，而切割方向则是预先设定的；

判断与下一个圆是否都是顺时针或逆时针：

(a)如图2所示，若两个圆都是顺时针或者都是逆时针，则找两个圆的外公切线，具体如下：

设两圆圆心分别为O₁(x₁,y₁),O₂(x₂,y₂)，半径分别为R₁,R₂，假设两个圆都是逆时针方向。

设连接两圆圆心的直线L与x轴夹角为β，第一个圆的切点为P₁，线段O₁P₁与L的夹角记为α，两圆心距离记为D。

则

$D=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2},\mathrm{\α}=\arccos \left(\frac{|R_1-R_2|}{D}\right).$

令θ＝β-α，则两圆上的切点分别为

(x₁+R₁cosθ,y₁+R₁sinθ)，(x₂+R₂cosθ,y₂+R₂sinθ)。

最后，只要把这两个点用线段连接就是外公切线。

(b)如图3所示，若两个圆一个是顺时针另一个是逆时针，则找两个圆的内公切线，具体如下：

沿用之前的记号：设两圆圆心分别为O₁(x₁,y₁),O₂(x₂,y₂)，半径分别为R₁,R₂，不妨假设两个圆一个逆时针另一个顺时针。

设连接两圆圆心的直线L与x轴夹角为β，第一个圆的切点为P₁，线段O₁P₁与L的夹角记为α，两圆心距离记为D。

则

$D=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2},\mathrm{\α}=\arccos \left(\frac{|R_1+R_2|}{D}\right).$

令θ＝β-α，则两圆上的切点分别为

(x₁+R₁cosθ,y₁+R₁sinθ)，(x₂-R₂cosθ,y₂-R₂sinθ)。

同样，只要把这两个点用线段连接就是内公切线。

(4)生成新的切割轨迹，进行切割第二个圆；

将公切线与第一个圆的切点作为起始点，第一个圆为第一段切割轨迹，公切线为第二段切割轨迹，从第二个圆与公切线的切点开始绕第二个圆一周作为第三段切割轨迹，对第二个圆重复第一步过程，再把与上一个圆相连的公切线的切点和与下一个圆相连的公切线的切点用小圆弧连接，作为第四段切割轨迹。

(5)切割完第二个圆后，判断是否为最后一个圆，是则形成走位路线完成切割工作，否则继续判断下一个圆与当前一个圆的位置关系。

当前圆与下一个圆的切割方向都是顺时针或者都是逆时针方向，则采用外共切线与下一个圆连接。

当前圆与下一个圆的切割方向相反，则采用内共切线与下一个圆连接。

Claims (1)

1.一种圆弧快速切割方法，包括有计算机控制工作的激光切割机的处理软件进行圆弧切割，其特征在于该切割方法包括如下步骤：（1）开始加工，开启激光切割机的处理软件；（2）从第一个圆进行激光切割；（3）第一个圆完成激光切割后，判断下一个圆与当前一个圆的位置关系，是否为同一方向，是则连接外公切线寻找下一个圆，否则连接内公切线寻找下一个圆；（4）生成新的切割轨迹，进行切割第二个圆；（5）切割完第二个圆后，判断是否为最后一个圆，是则形成走位路线完成切割工作，否则继续判断下一个圆与当前一个圆的位置关系；当前圆与下一个圆的切割方向都是顺时针或者都是逆时针方向，则采用外公切线与下一个圆连接；当前圆与下一个圆的切割方向相反，则采用内公切线与下一个圆连接。