CN108465944A - 一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法 - Google Patents

一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,在不改变机床设备、管材原料、加工零件的前提下,通过优化切割路径,达到节约管材原料、降低激光器能耗、辅助气体消耗、减少机床总运动路径的目的,同时对于改善零件产品的断面质量、提高设备寿命,都有积极的意义。

Description

一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法
技术领域
本发明涉及管材激光加工零件套料领域,尤其涉及一种管材零件共边切割的套料路径优化方法。
背景技术
激光切管机是利用高能激光束对管材进行切割、焊接、标记、雕刻、表面处理、精细加工等工艺过程的专用设备。在激光切割加工行业中,大部分均需要使用自动化套料软件,在设定的管材上,对零件进行套料后,再输出加工代码加工。大多数情况下,套料软件基本能得到较好的套料结果,即尽可能在有限的材料上套最多的零件,但是加工路径上不一定是最优的,特别是零件和零件之间的切割路径不是最优的,造成切割路径长,设备损耗大,所以如何在套料时优化零件之间的切割路径,做到高效节能,尽量减少机床的总移动距离,显得尤为重要。
普通的管材套料软件一般都支持共边切割功能,即零件和零件之间尽可能的复用切割路径,例如圆管的截断加工,两个圆管零件只需要截断3次即可,即第一个零件的尾端和第二个零件的首端是共边切割轨迹,只需要截断一次。另外对于无几何补偿的斜切、有一个槽口的截面,经过正常优化也可以实现共边处理,即只需要截断一次。但是对于多槽口,且槽口多变时,就没有办法处理了,另外在斜切切断中需要进行几何补偿的情况下,一般套料套料也是不支持共边切割的,套料中的每个零件都需要切割最少两次才能截断。没有经过优化的切割路径,一方面造成切割路径长,设备损耗大,效率低,严重影响产能,另一方面,在零件相接处往复多次加工后,会造成管材过热,加工效果不良。最后,不能共边导致切割多余的材料,会造成管材原料的浪费。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,在不改变机床设备、管材原料、加工零件的前提下,通过优化切割路径,达到节约管材原料、降低激光器能耗、辅助气体消耗、减少机床总运动路径的目的,同时对于改善零件产品的断面质量、提高设备寿命,都有积极的意义,具体发明内容如下:
一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,包括以下步骤:
(1)读取并显示所有参与套料的零件;
(2)遍历所有零件的首端面和尾端面,检查端面上的轮廓是否存在槽口,如果不存在槽口,则进行步骤(3),如果存在一个或多个槽口,则直接跳到步骤(7);
(3)执行无槽口共边套料切割,分析需要切割的端面如果为直切端面则进行步骤(4),如果为斜切端面,则进行步骤(5);
(4)执行普通的自动共边套料切割;
(5)执行斜切共边套料切割,分析是否需要几何补偿,如果是,执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)执行高级三刀共边套料切割;
(7)如果槽口形式为单面单槽口或多边单槽口,则执行步骤(8),如果槽口形式为单面多槽口或多边多槽口,则执行步骤(9);
(8)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行普通的单槽口共边切割路径优化;
(9)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行高级岛屿共边切割路径优化;
(10)结束。
优选的,对于步骤(9),第一槽口,执行单槽口共边切割路径优化方式,从第二个槽口开始,先继续向前切割左右两个相邻零件槽口的共边线,再顺时针或逆时针切割左右两个槽口,再继续往下切割。
优选的,对于步骤(6)其具体流程如下:切割第一条补偿刀路,再切割第二条补偿刀路,最后再切割第三条非补偿切断刀路。
优选的,槽口的结构可以为方形结构、矩形结构、弧形结构、三角形结构、多边形结构,槽口的数量不受限制。
本发明提供的一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,通过切割路径的优化,更大程度上节省了切割成本。
相对于传统的共边切割,本发明提出的路径优化算法,对带有不规则槽口的管材切割具有非常大的实用价值。传统的共边切割只能实现直切端面的共边,或者简单的单槽口共边切割,本发明提出的路径优化算法是极大的改进,要求管材套料软件的算法处理和优化,识别槽口特征,并根据要求删减或增加刀路。
本发明具有巨大的经济价值,首先对于昂贵的数控加工设备和辅助成本,加工路径的显著缩短可以提高加工效率,直接降低激光器和辅助气体消耗,减少了设备磨损,增加了设备寿命。其次,通过优化的共边套料路径,可以在用一个管上套料更多的零件,增加原材料的利用率,减少原材料损耗。最后,优化后的共边套料路径,在管材切割时,减少管材的受热变性,可以显著改善切割工艺,端面质量更好,工艺更容易调试,切割更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍,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为本发明的方法流程图;
图2为非共边套料切割路径平面展开图;
图3为普通单槽口共边套料切割路径展开图;
图4为单边多槽口非共边切割轨迹平面展开图;
图5为单边多槽口岛屿共边切割轨迹平面展开图;
图6为多边多槽口非共边切割轨迹平面展开图;
图7为多边多槽口岛屿共边切割轨迹平面展开图;
图8为普通斜面共边套料切割轨迹三维图;
图9为带几何补偿的高级三刀共边套料切割轨迹三维图;
图10为多边多槽口岛屿共边切割轨迹三维图。
具体实施方式
如图1所示的一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法流程图,其主要步骤如下所示:
1.一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)读取并显示所有参与套料的零件;
(2)遍历所有零件的首端面和尾端面,检查端面上的轮廓是否存在槽口,如果不存在槽口,则进行步骤(3),如果存在一个或多个槽口,则直接跳到步骤(7);
(3)执行无槽口共边套料切割,分析需要切割的端面如果为直切端面则进行步骤(4),如果为斜切端面,则进行步骤(5);
(4)执行普通的自动共边套料切割;
(5)执行斜切共边套料切割,分析是否需要几何补偿,如果是,执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)执行高级三刀共边套料切割;
(7)如果槽口形式为单面单槽口或多边单槽口,则执行步骤(8),如果槽口形式为单面多槽口或多边多槽口,则执行步骤(9);
(8)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行普通的单槽口共边切割路径优化;
(9)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行高级岛屿共边切割路径优化;
(10)结束。
高级岛屿共边切割路径优化,具体方法为:第一个槽口,执行单槽口共边切割路径优化方式,但是从第二个槽口开始,先继续向前切割左右两个相邻零件槽口的共边线,再顺时针或逆时针切割左右两个槽口,再继续往下切割,这样的好处是可以不抬枪一刀切割完成整个共边轮廓。
无槽口共边套料,斜切端面,不需要几何补偿的情况,其切割路径如图8所示;无槽口共边套料,斜切端面,需要进行几何补偿的情况,进行高级三刀切割路径优化,其切割路径如图9所示,a为补偿刀路,b为非补偿刀路;三刀切割的具体流程如下:切割第一条补偿刀路,再切割第二条补偿刀路,最后切割第三条非补偿切断刀路。
如图2所示,没有应用共边的情况下,切割路径总长度:
L=2*(L1+a+b+c+d+e)=4*(L1+b),总共需要抬枪4次,才能切下两个零件。
如图3所示,应用单槽口共边套料后,在空间上路径g'和h'重合,并且切割槽口时切割的起点在a'和f'的中点,所以切割路径总长度:
L′=2*L1+a′+b′+c′+d′+e′+f′+g′+h′=4*(L1+b)-a-e,路径减少了a+e的距离,而且只需要抬枪三次。因为共边连续一刀切割,不存在重复加热,截断面质量更好,且更加节省管材原料,。
如图4所示,没有应用共边的情况下,假设b=2c,则切割路径总长度:
L=2*(L1+a+b+c+d+e+f+g+h)=4*(L1+e)+2.54c,总共需要抬枪4次。
如图5所示,在应用多槽口共边套料后,两个槽口可以一刀切下,不需要额外抬枪。在空间上,h'和g'重合,起点在a'和f'的中点,所以切割路径总长度:
L′=2*L1+a′+b′+c′+d′+e′+f′+g′+h′+i′+j′+k′+l′+m′+n′
=4*(L1+e)+2.54c-(g′+h′+n′-1.27c)
即切割路径长度减少了:g′+h′+n′-1.27c,且只需要抬枪3次,因为共边连续一刀切割,不存在重复加热,截断面质量更好,且更加节省管材原料。
如图6所示,没有应用共边的情况下,切割总路径为:
L=2*(a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k+l+m+n),总共需要抬枪4次,切割2个零件。
如图7所示,应用双边多槽口共边套料后,每个端面均可以一刀切断,抬枪四次,就可以切下3个零件,因为切下零件多一个,切割路径总长度为比图6的要长,如果要进行比较的话,图6中的切割路径总长度为:
L=3*(a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k+l+m+n);
而应用双边多槽口共边套料后,总切割长度:
L′=L+i′+s′-g′-h′-n′-q′-r′-x′;根据槽口条件,可能会增加或减少切割长度。但是多切割了一个零件,而且槽口共边连续一刀切割,不存在重复加热,截断面质量更好,且更加节省管材原料,双边多槽口共边套料切割的运动轨迹如图10所示。

Claims (6)

1.一种应用在管材零件共边切割的套料路径优化方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)读取并显示所有参与套料的零件;
(2)遍历所有零件的首端面和尾端面,检查端面上的轮廓是否存在槽口,如果不存在槽口,则进行步骤(3),如果存在一个或多个槽口,则直接跳到步骤(7);
(3)执行无槽口共边套料切割,分析需要切割的端面如果为直切端面则进行步骤(4),如果为斜切端面,则进行步骤(5);
(4)执行普通的自动共边套料切割;
(5)执行斜切共边套料切割,分析是否需要几何补偿,如果是,执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)执行高级三刀共边套料切割;
(7)如果槽口形式为单面单槽口或多边单槽口,则执行步骤(8),如果槽口形式为单面多槽口或多边多槽口,则执行步骤(9);
(8)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行普通的单槽口共边切割路径优化;
(9)将套料的零件从1开始排序,偶数项零件镜像翻转后,槽口对槽口,然后执行高级岛屿共边切割路径优化;
(10)结束。
2.如权利要求1所述的套料路径优化方法,其特征在于:对于步骤(9),第一槽口,执行单槽口共边切割路径优化方式,从第二个槽口开始,先继续向前切割左右两个相邻零件槽口的共边线,再顺时针或逆时针切割左右两个槽口,再继续往下切割。
3.如权利要求1所述的套料路径优化方法,其特征在于:对于步骤(6)其具体流程如下:切割第一条补偿刀路,再切割第二条补偿刀路,最后再切割第三条非补偿切断刀路。
4.如权利要求1所述的套料路径优化方法,其特征在于:槽口形状不受限制。
5.如权利要求1所述的套料路径优化方法,其特征在于:槽口的形状为矩形结构、弧形结构、多边形结构。
6.如权利要求1所述的套料路径优化方法,其特征在于:槽口的数量不受限制。
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